[发明专利]复合材料的双隔膜成型、用于此种成型的组件、及所得复合材料

说明书

本文披露了用于复合材料与环境隔离的方法，以及隔离的复合材料。本文还披露了用于使复合材料成型的方法，该方法包括使用隔离的复合材料。例如，披露了一种用于复合材料机械热成型以形成成型复合材料的方法。

相关申请

本申请涉及2017年2月8日提交的GB专利申请号1702071.0以及2017年10月13日提交的GB专利申请号1716869.1并要求其优先权。将这些申请的全部内容通过此援引方式明确并入本申请。

背景技术

纤维增强聚合物复合材料在许多行业如航空航天、汽车、海洋、工业、建筑和各种各样的消费产品中已经得到了广泛应用。复合材料通常是优选的因为它们是轻质的，但仍展现出高强度和耐腐蚀性，特别是在恶劣的环境中。

此种纤维增强聚合物复合材料通常由经预浸渍的材料或由树脂灌注方法制成。经预浸渍的材料或“预浸料”由浸渍有可固化基质树脂，如环氧树脂的纤维形成。预浸料中的树脂含量相对高，通常是按体积计40％-65％。可以将预浸料的多个层片切割成用于铺放的尺寸，然后随后在模制工具中组装并且成型。在其中预浸料不能容易地适配成模制工具的形状的情况下，可以将加热施加于这些预浸料，以便使其逐渐变形成模制表面的形状。纤维增强聚合物复合材料还可以由涉及树脂灌注技术的液体模制方法制成。这些方法包括例如树脂传递模制(RTM)、液体树脂灌注(LRI)、真空辅助树脂传递模制(VARTM)、柔性工具树脂灌注(RIFT)、真空辅助树脂树脂灌注(VARI)、树脂膜灌注(RFI)、受控大气压树脂灌注(CAPRI)、VAP(真空辅助工艺)、单线注射(SLI)和恒压灌注(CPI)。在树脂灌注方法中，将干粘合的纤维安排在模具中作为预成型件，随后将液体基质树脂直接原位注射或灌注。在注射或灌注之后，固化经树脂灌注的预成型件以提供成品复合制品。

对于两种类型的材料，用于复合材料三维成型(或模制)的方法对于最终模制产品的外观、特性和性能是至关重要的。例如，使用手工铺设方法将预成型件成型为精细的几何形状，该方法耗时并且通常导致零件与零件间变化。还存在用于使复合材料成型的真空成型方法，其中差压用于帮助形成成型的复合材料。参见例如，US 5,578,158和US 5,648,109。然而，这些真空成型方法通常是“离线的”方法，因为真空成型是与固化步骤分开的加工步骤。当它们进入压力机内的工具腔时，机器人和/或致动器还可以用于操作材料。通常，机器人/致动器围绕着材料的周边夹紧，并且然后随着压力机闭合并且材料被吸入与该材料一起移动。在此类过程中的目的是保持X和Y轴的张力以允许复合材料的受控成型。在一些情况下，剪切销围绕工具腔的外侧定位，使得销刺穿待成型的材料。当工具闭合时，在材料跨越销剪切或撕裂时保持在X和Y轴上的张力，但必须使用围绕零件的边缘的显著多余的材料。最后，工具可以包括可以分别被致动为所希望图案的可重构销。与真空/抽吸力相结合的这些可重构销的致动使材料变形。参见，例如US 6,484,776。

以上描述的方法中的每一种具有其自身的缺点和不足：例如，它们通常是耗时的和/或产品仍然容易出现平面起皱和其他缺陷。这些方法也没有考虑到成型的复合材料的流变学行为和固化特征。此外，复合材料通常暴露于环境条件中，这可能容易污染最终模制产品。最后，当前不存在能够在没有附加的硬件或设备的情况下利用现有的基础设施和设备，如金属冲压或压制压力机的方法。

概述

为了提供用于将复合材料与环境污染物隔离的组件以及不仅解决本领域中已知的其他方法的缺点和不足，而且还考虑到复合材料的流变学行为和固化特征并且还允许使用现有的基础设施和设备的可能性的模制方法的目的，在此披露了一种用于使复合材料成型的新型方法。

因此，在一方面，本传授内容提供了用于使复合材料与环境隔离的方法。此类方法包括：

(a)用不透气的、柔性的、无框架的隔膜(diaphragm)结构围绕基本上平面的复合材料，并且