[发明专利]一种复合材料蜂窝夹芯管的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子复合材料管件制造领域，尤其涉及一种复合材料蜂窝夹芯管的制备方法。

背景技术

复合材料蜂窝夹芯管由纤维增强聚合物复合材料内壁、蜂窝芯材和复合材料外壁组成。和复合材料实心壁管相比，蜂窝夹芯管在结构减重、结构刚度和抗局部屈曲失稳方面具有显著优势，因而被广泛用于对结构重量和刚度要求苛刻的航空航天领域，如轻质机翼结构主梁和飞艇的主框架结构。美国的太阳神无人机机翼主梁就是采用复合材料蜂窝夹芯管结构，芯材为Nomex芳纶蜂窝，管壁采用的是芳族纤维增强环氧树脂制造；意大利的Heliplat无人机机翼主梁同样采用复合材料蜂窝夹芯管结构，其中复合材料为高模量碳纤维M55J增强环氧树脂，而蜂窝芯材则采用Nomex芳纶蜂窝。复合材料蜂窝夹芯管性能优异，但制造困难，工艺复杂，尤其是对于具有大长径比几何结构特征的复合材料蜂窝夹芯管，既要保证复合材料管壁的高纤维体积含量以确保其力学性能，又要确保复合材料夹芯管能从模具上顺利脱出，这些都使得大长径比复合材料蜂窝夹芯管的制备成为一项亟待解决的关键性技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种简便易行、所需设备要求低、设备投入小、产品质量好的复合材料蜂窝夹芯管的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种复合材料蜂窝夹芯管的制备方法，包括以下步骤：

（1）准备柱状阳模，在阳模表面涂覆脱模材料；

（2）在脱模材料表面铺覆预浸渍纤维或织物预浸料，采用真空袋压同时加热的工艺（采用常规工艺参数即可）对预浸渍纤维或织物预浸料进行固化成型，在阳模表面得到复合材料蜂窝夹芯管的内壁；

（3）在所得内壁的外表面依次铺覆胶膜和蜂窝芯材，再次采用真空袋压同时加热的工艺使所述蜂窝芯材通过胶膜固化粘接于内壁的外表面；

（4）在蜂窝芯材的外表面依次铺覆胶膜和预浸渍纤维，或者依次铺覆胶膜和织物预浸料，再次采用真空袋压同时加热的工艺对预浸渍纤维或织物预浸料进行固化成型，使所述蜂窝芯材的外表面成型得到复合材料蜂窝夹芯管的外壁；

（5）采用物理拔出方式脱出柱状阳模，得到复合材料蜂窝夹芯管。

上述的复合材料蜂窝夹芯管的制备方法，所述脱模材料优选包括脱模剂和玻璃纸，所述脱模剂涂覆于阳模表面，所述玻璃纸铺覆在脱模剂上。更优选的，所述玻璃纸又称赛璐玢，是一种透明有光泽、脆性易碎的再生纤维素薄膜，即在外力作用容易破碎。所述玻璃纸的厚度优选小于0.05mm。

上述的复合材料蜂窝夹芯管的制备方法，所述复合材料蜂窝夹芯管优选为管长与管径之比不小于10∶1的大长径比复合材料蜂窝夹芯管。本发明的上述制备工艺在用于制备大长径比复合材料蜂窝夹芯管时，其工艺优势表现得更加明显。

上述的复合材料蜂窝夹芯管的制备方法，所述内壁或外壁优选为纤维增强聚合物复合材料，所述纤维增强聚合物复合材料中的增强纤维优选为玻璃纤维、碳纤维、凯夫拉纤维、碳化硅纤维或硼纤维，所述纤维增强聚合物复合材料中的聚合物基体优选为环氧树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂或氰酸酯树脂。

上述的复合材料蜂窝夹芯管的制备方法，所述蜂窝芯材优选为铝蜂窝或Nomex芳纶蜂窝。

上述的复合材料蜂窝夹芯管的制备方法，所述阳模优选为圆柱体、圆台体或椭圆柱体形状，相应的，可以成型得到等径管状、带锥度管状或其他变直径管状的复合材料蜂窝夹芯管。所述阳模的长度优选大于拟成型的复合材料蜂窝夹芯管的长度，以便于在脱模时直接拔出所述阳模。所述阳模优选为表面光洁的刚性模具，为保证所述阳模表面的高光洁度，可以在其表面进行镀铬；其刚性则体现于当阳模两端固定水平放置时无明显悬垂（即重心下降距离不大于跨距的千分之一）。所述阳模可以为单个整体性模具或组合式模具。

上述的复合材料蜂窝夹芯管的制备方法，优选的，所述真空袋压同时加热的工艺主要包括：在预浸渍纤维或织物预浸料表面依次覆盖脱模布、透气毡和真空袋膜，使真空袋膜包覆预浸渍纤维或织物预浸料并形成模腔，然后利用真空泵对模腔抽真空，再将阳模连同真空袋膜一起放入烘箱中进行加热固化，直至固化成型得到相应的纤维增强聚合物复合材料。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的制备方法简便易行，所需设备要求低，设备投入小，在优选的方案中，通过创新性地使用脆性玻璃纸作为脱模辅助材料，可以大大减少粘模情况的发生，使脱模过程所需载荷减小，脱模操作更为简便。采用本发明制备方法制得的复合材料蜂窝夹芯管产品具有质量稳定、可控性好、易于实现产业化等优点。

附图说明