[发明专利]一种高强度超薄橡胶带状片材与长纤维复合材料一体化连续缠绕的工艺技术方法

说明书

一种高强度超薄橡胶带状片材与长纤维复合材料一体化连续缠绕的工艺技术方法，属于缠绕回转体结构制备技术领域。首先将生橡胶带状片材预硫化，然后将预先硫化的高强度超薄橡胶带状片材以环向/旋向的方式缠绕在芯模上；然后将浸有胶液的长纤维以环向/旋向的方式缠绕在橡胶层上，最后通过共固化制备一种缠绕回转体结构。本发明有效解决了橡胶带状片材与长纤维一体化缠绕工艺存在的橡胶强度低、成型精度低、效率低、成型产品质量不稳定，为生产橡胶材料与纤维复合材料结合的缠绕回转体结构提供了一种高效可行的技术方法，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明提供一种高强度超薄橡胶带状片材与长纤维复合材料一体化连续缠绕的工艺技术方法，可以用于制备橡胶材料与纤维复合材料结合的缠绕回转体结构。

背景技术

橡胶材料与长纤维复合材料结合的缠绕回转体结构由于其轻质高强、高模、耐腐蚀、长寿命等优点在各种工业领域中得到广泛应用。丁腈橡胶、丁基橡胶和三元乙丙橡胶等高性能橡胶由于其密度低、良好的绝热及耐候性能、优异的加工性能被广泛被用作回转体内壁材料。将长纤维复合材料作为缠绕外层与其相结合，可同时发挥长纤维增强复合材料和橡胶材料的优势，进一步扩大橡胶材料与长纤维复合材料的应用领域范围。目前制备橡胶材料与长纤维复合材料结合的回转体结构的常见方法为先采用传统手工贴片橡胶材料，然后再进行长纤维复合材料的缠绕成型。根据专利(CN 102632683 A)中提出了一种纤维缠绕回转体结构的手工贴片制作方法，该法存在劳动强度大、产品尺寸及质量不稳定等缺点。文献(贺大鹏,许涛.适于缠绕工艺的发动机绝热层技术研究[J].橡塑技术与装备,2018,44(06):14-18.)报道了用未硫化生胶带状片材和长纤维复合材料通过缠绕机将橡胶带状片材与浸胶的长纤维缠绕在芯模上制备缠绕回转体结构，该法采用的生胶带状片材力学强度较低，无法承受缠绕过程中施加的较大张力，由于架空等缺陷，该胶带还无法缠绕封头段，只可缠绕直筒段，影响整个工艺一体化的性能。此外由于橡胶带状片材未硫化，在后续硫化过程中会产生气泡，严重影响产品性能。专利(CN 101642961 A)先通过不同张力先将橡胶带状片材层缠绕到芯模上，然后进行橡胶层的预固化。最后再将纤维缠绕到胶带层上，进行树脂的后固化。该方法可以得到缠绕回转体结构，但是分段固化使得制备工艺繁琐，成型效率较低，橡胶层与长纤维复材层的分段固化无法实现胶带与复材层在固化/硫化过程中收缩率、应力场、热场等方面的匹配，严重影响产品性能。综上所述，目前橡胶带状片材与长纤维复合材料的成型工艺存在橡胶带状片材强度低且只可用于筒身段缠绕直筒段、成型方法精度低和效率低、成型产品质量不稳定及后固化工艺不成熟等问题。

为了解决以上问题，本专利提出了一种高强度超薄橡胶带状片材与长纤维复合材料一体化连续缠绕的工艺技术方法，为生产橡胶材料与长纤维复合材料结合的缠绕回转体结构提供了一种有效手段。

发明内容

本发明提供的一种高强度超薄橡胶带状片材与长纤维复合材料一体化连续缠绕的工艺技术方法，有效解决了橡胶层传统手工贴片法制备缠绕回转体的产品尺寸及质量稳定性差等问题，采用预硫化的手段制备橡胶带状片材极大提高了其力学性能。制备的高强超薄橡胶带状片材可以像纤维一样在大张力下自由缠绕，封头处无架空等结构缺陷。共固化技术大幅简化了缠绕回转体的制备流程，实现了胶带缠绕层与长纤维复材缠绕层在固化/硫化过程中收缩率、应力场、热场等方面的匹配。

一种高强度超薄橡胶带状片材与长纤维复合材料一体化连续缠绕的工艺技术方法，其特征在于，包括以下步骤：