[发明专利]一种复合材料夹芯结构的成型系统和制备方法

说明书

本发明提供了一种复合材料夹芯结构的成型系统和制备方法，涉及复合材料制备技术领域。本发明采用真空辅助树脂传递工艺整体成型复合材料夹芯结构，在芯材表面设置分形网络结构，该分形网络结构由干支流和通孔构成，树脂浸润上层纤维织物后，能够透过芯材的通孔快速浸润下层纤维织物，利用干支流网络使得浸润更加均匀，不仅可以提高树脂的充模速率，缩短生产周期，还可以有效避免流动前沿形成包络区域，避免干斑缺陷，提高成型质量。本发明通过对芯材进行合理的流道设计，可以避免大量打孔或者开槽对芯材带来的破坏，进而避免了富树脂区及复合材料夹芯结构性能的降低。

技术领域

本发明涉及复合材料制备技术领域，具体涉及一种复合材料夹芯结构的成型系统和制备方法。

背景技术

粘弹性阻尼材料同时具有贮存和消耗能量的特点，利用分子链间的摩擦、剪切、扭转等变形耗散能量。含阻尼层夹芯复合材料两侧的面板为纤维增强树脂基复合材料，是主要承力结构，芯体为粘弹性橡胶材料，用来吸收和消耗能量。含阻尼层夹芯复合材料具有较高的比强度、比刚度，同时具有较好的减振性能，广泛应用于航空航天、大型风电叶片等领域。

通过将粘弹性阻尼层铺放在纤维织物中，采用真空辅助注射工艺共胶结成型含阻尼层夹芯复合材料，不仅可以大幅度提高结构的阻尼性能，且不易出现脱落剥离现象。粘弹性阻尼材料一般为疏水性的橡胶材料，在树脂填充过程，阻尼层的存在影响树脂对下层纤维织物的流动和浸润。与之前存在的泡沫夹芯复合材料类似，目前针对这种夹芯结构的一次共固化成型时，普遍采用芯体进行打孔或者开槽的方式进行处理，树脂可以从上向下贯穿浸润，但效率较低，且芯体破坏较严重，产生的富树脂较多。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合材料夹芯结构的成型系统和制备方法，采用本发明提供的成型系统能够提高复合材料夹芯结构树脂填充的效率，缩短生产周期，对芯体破坏小；且不会产生较多的富树脂区，提高成型质量。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种复合材料夹芯结构的成型系统，包括模具以及设置在所述模具上表面的预成型体；所述预成型体包括依次叠层设置的下层纤维织物、芯材、上层纤维织物和导流网；还包括设置在所述导流网两侧的注胶口和抽气口；

所述芯材的上表面和/或下表面设置有分形网络结构；所述分形网络结构包括干流以及与所述干流相连通的若干支一级支流，按照相同的分形规则，每支所述一级支流分出若干支二级支流，以此类推，所述分形网络结构包括m级支流；m≥2；干支流交汇处和各级支流交汇处为贯穿所述芯材的通孔；

还包括密封所述预成型体的真空袋；

还包括连接所述注胶口的树脂容器以及连接所述抽气口的树脂收集容器；所述树脂收集容器外接真空泵。

优选地，所述分形网络结构轴对称。

优选地，所述芯材为粘弹性阻尼材料或疏水性材料。

优选地，所述下层纤维织物和上层纤维织物为玻璃纤维布或碳纤维织物。

优选地，所述模具上表面设置有脱膜蜡；所述上层纤维织物和导流网之间还设置有脱模布。

优选地，所述通孔的直径为1～10mm。

优选地，所述第m级支流的流道直径≤第m-1级支流的流道直径。

本发明提供了基于上述技术方案所述成型系统的复合材料夹芯结构的制备方法，包括以下步骤：

利用真空泵抽真空，提供真空压力，将树脂由树脂容器进入预成型体中，经导流网浸润上层纤维织物，透过芯材的通孔浸润下层纤维织物，固化后得到复合材料夹芯结构。

优选地，多余树脂流至树脂收集容器中。

优选地，所述真空度不低于-97kPa。