專利名稱：一種布帶纏繞酚醛復(fù)合材料制品的固化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料制品的固化方法，特別是涉及一種布帶纏繞 酚醛復(fù)合材料制品的固化方法。
背景技術(shù)：
酴醛復(fù)合材料(如炭/酚醛和高硅氧/酴醛)作為一種輕質(zhì)耐燒蝕材料 在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管擴(kuò)張段、連接環(huán)、噴管背壁絕熱層等部件上得到廣泛應(yīng) 用。由于酚醛樹脂固化為縮聚反應(yīng)，伴隨有水等小分子放出，為得到致密 的制品，固化過程中必須加壓。近年來國(guó)內(nèi)在加成反應(yīng)型酴醛樹脂技術(shù)開 發(fā)方面進(jìn)行了大量工作，開發(fā)的新型酸醛樹脂固化無小分子，可與環(huán)氧樹 脂一樣，固化無需加壓即可得到致密部件。但目前國(guó)內(nèi)加成反應(yīng)型酚醛樹 脂仍處理實(shí)驗(yàn)室研究階段，距離工業(yè)化應(yīng)用還有很長(zhǎng)的時(shí)間。目前國(guó)內(nèi)火 箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管擴(kuò)張段等部件廣泛應(yīng)用的仍為縮聚反應(yīng)型酚醛樹脂，如低壓 鋇酚醛樹脂、氨酚醛樹脂和硼酚醛樹脂等，這些酚醛樹脂固化必須加壓， 常用的加壓方式為液壓釜和氣壓釜。但是液壓釜和氣壓釜加壓固化存在工藝時(shí)間長(zhǎng)(2-5天)、設(shè)備投入大、生產(chǎn)成本高等缺點(diǎn)，而且由于存在產(chǎn) 品外表面起皺的固有問題，通常制品毛坯厚度加工余量大，不僅浪費(fèi)原材 料，而且因皺褶會(huì)擴(kuò)展到產(chǎn)品內(nèi)層，對(duì)增強(qiáng)纖維造成損傷，導(dǎo)致制品的環(huán) 向強(qiáng)度較低。不僅如此，液壓釜和氣壓釜的設(shè)備投入大，需配備復(fù)雜的加 壓系統(tǒng)和真空系統(tǒng)，并專門制作真空袋，最終導(dǎo)致液壓釜和氣壓釜固化酚 醛復(fù)合材料制品的成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有液壓釜和氣壓釜固化工藝時(shí)間長(zhǎng)、設(shè)備投入 大、生產(chǎn)成本高等缺點(diǎn)，以及固化后產(chǎn)品起皺、環(huán)向強(qiáng)度低的缺點(diǎn)，而提 供一種工藝周期短、成本低，且制作的酚醛復(fù)合材料制品不起皺、環(huán)向拉
伸強(qiáng)度高的布帶纏繞酚醛復(fù)合材料制品的固化方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所釆用的技術(shù)方案是 一種布帶纏繞酚醛復(fù) 合材料制品的固化方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1) 將預(yù)成型的炭/酚醛毛坯或高硅氧/酚醛毛坯裝到輕質(zhì)纏繞芯模上；(2) 將帶有預(yù)成型炭/酚醛毛坯或高硅氧/酚醛毛坯的輕質(zhì)纏繞芯模裝 到數(shù)控纏繞機(jī)上；(3) 用帶孔塑料薄膜將預(yù)成型炭/酚醛毛坯或高硅氧/酚醛毛坯封裝；(4) 根據(jù)炭/酴醛或高硅氧/酴醛制品的形狀尺寸，設(shè)計(jì)并調(diào)試?yán)w維纏 繞程序；(5) 采用低溫固化環(huán)氧樹脂、玻璃纖維紗濕法纏繞，在封裝的預(yù)成 型炭/酚醛毛坯或高硅氧/酚醛毛坯通體纏繞，作為加壓層，其中所述低溫 固化的溫度為50-80。C;(6 )將纏繞完加壓層的炭/酚醛制品或高硅氧/酚醛制品放入固化爐的 烘箱中升溫固化，降溫冷卻后出固化爐，去除加壓層，得到炭/酚醛制品或 高硅氧/酚醛制品。步驟(5)中所述玻璃纖維/環(huán)氧樹脂纏繞中玻璃纖維纏繞的張力為 50 70kN。步驟(6)中所述烘箱固化的升溫制度為兩個(gè)固化溫度區(qū)，第一溫度 區(qū)為環(huán)氧固化80~100°C、 2~4小時(shí)；第二溫度區(qū)為酸醛固化120~200°C、 4~6小時(shí)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)(1) 本發(fā)明提出的酚醛復(fù)合材料部件的快速固化方法不僅克服了現(xiàn)有液 壓釜和氣壓釜固化工藝時(shí)間長(zhǎng)、設(shè)備投入大、生產(chǎn)成本高等缺點(diǎn)，具有工藝周 期短、成本低的優(yōu)點(diǎn)。(2) 該方法解決了液壓釜和氣壓釜固化后產(chǎn)品外表面起皺的問題，可實(shí) 現(xiàn)凈成型，大大減少毛坯投料量，而且無需制作真空袋，大大節(jié)約了原材料消 耗。(3) 采用纖維數(shù)控纏繞機(jī)制作加壓層，根據(jù)酚醛樹脂特點(diǎn)設(shè)計(jì)不同 保溫臺(tái)階，因而可滿足不同復(fù)雜形狀、不同種類酚醛樹脂基體復(fù)合材料部 件加壓固化的要求。(4) 釆用帶孔塑料薄膜將酚醛復(fù)合材料部件與玻璃纖維/環(huán)氧加壓層 分隔開，固化后加壓層容易去除，無需加工，可實(shí)現(xiàn)凈尺寸成型。(5) 由于解決了制品起皺問題，制品的拉伸強(qiáng)度比液壓釜和氣壓釜 固化的產(chǎn)品有較大提高，特別適合于制作對(duì)承載性能要求較高的部件。


圖1為采用本發(fā)明制作的炭/硼酚醛燃燒室的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為采用本發(fā)明制作的高硅氧/鋇酚醛燃燒室的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1如圖1所示，對(duì)于采用布帶纏繞制作的炭/硼酚醛復(fù)合材料燃燒室毛坯 1，可采用以下固化方法將燃燒室毛坯1套到輕質(zhì)芯模2上，然后安裝 到數(shù)控纏繞機(jī)上，纏繞包覆帶孔薄膜，然后用玻璃纖維/環(huán)氧E51樹脂預(yù)浸 紗帶纏繞一層作為加壓層3;然后放置于固化爐中的烘箱中升溫至8(TC保 溫3小時(shí)；然后繼續(xù)升溫至175-C固化5小時(shí)；降溫冷卻后出爐去除加壓 層，得到炭/酴醛燃燒室的密度為1.42g/cm3。實(shí)施例2如圖2所示，對(duì)于C/C擴(kuò)張段4的布帶纏繞高硅氧/鋇酴醛背壁絕熱層毛 坯l可釆用以下固化方法將毛坯1套到輕質(zhì)芯模2上，然后安裝到數(shù)控纏繞 機(jī)上，纏繞包覆帶孔薄膜，然后用玻璃纖維/環(huán)氧E51樹脂預(yù)浸紗帶纏繞一層 作為加壓層3;然后放置于固化爐中的烘箱中升溫至8(TC保溫3小時(shí)；然后繼 續(xù)升溫至155-C固化4小時(shí)；降溫冷卻后出爐去除加壓層，得到高硅氧/鋇酚醛 背壁絕熱層的密度為1.67g/cm3。
權(quán)利要求
1、 一種布帶纏繞酚醛復(fù)合材料制品的固化方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1) 將預(yù)成型的炭/酚醛毛坯或高硅氧/酚醛毛坯裝到輕質(zhì)纏繞芯模上；(2) 將帶有預(yù)成型炭/酴醛毛坯或高硅氧/酚醛毛坯的輕質(zhì)纏繞芯模裝 到數(shù)控纏繞機(jī)上；(3) 用帶孔塑料薄膜將預(yù)成型炭/酴醛毛坯或高硅氧/酚醛毛坯封裝；(4) 根據(jù)炭/酚醛或高硅氧/酚醛制品的形狀尺寸，設(shè)計(jì)并調(diào)試?yán)w維纏 繞程序；(5) 釆用低溫固化環(huán)氧樹脂、玻璃纖維紗濕法纏繞，在封裝的預(yù)成 型炭/酚醛毛坯或高硅氧/酚醛毛坯通體纏繞，作為加壓層，其中所述低溫 固化的溫度為50-80°C;(6) 將纏繞完加壓層的炭/酴醛制品或高硅氧/酚醛制品放入固化爐的 烘箱中升溫固化，降溫冷卻后出固化爐，去除加壓層，得到炭/酚醛制品或 高硅氧/酚醛制品。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種布帶纏繞酴醛復(fù)合材料制品的固化方 法，其特征在于步驟(5)中所述玻璃纖維/環(huán)氧樹脂纏繞中玻璃纖維纏繞 的張力為50 70kN。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種布帶纏繞酚醛復(fù)合材料制品的固化方 法，其特征在于步驟(6)中所述烘箱固化的升溫制度為兩個(gè)固化溫度區(qū)， 第一溫度區(qū)為環(huán)氧固化80~100°C、 2 4小時(shí)；第二溫度區(qū)為酚醛固化 120-200。C、 4~6小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種酚醛復(fù)合材料部件的快速固化方法，將預(yù)成型的酚醛復(fù)合材料部件用玻璃纖維/環(huán)氧預(yù)浸紗帶纏繞，烘箱固化，最終得到致密的酚醛復(fù)合材料制品。本發(fā)明克服了目前常用的液壓釜和氣壓釜固化存在的時(shí)間長(zhǎng)、設(shè)備投入大、生產(chǎn)成本高等缺點(diǎn)，具有工藝周期短、成本低的優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)解決了液壓釜和氣壓釜固化后產(chǎn)品外表面起皺的問題，產(chǎn)品的環(huán)向拉伸強(qiáng)度得到提高，可實(shí)現(xiàn)凈成型，減少毛坯投料量，而且無需制作真空袋，節(jié)約了原材料消耗；加壓層制作采用纖維數(shù)控纏繞機(jī)纏繞，可滿足不同復(fù)雜形狀薄壁和不同種類酚醛樹脂基體復(fù)合材料部件的加壓層的成型。
文檔編號(hào)B29K61/04GK101121291SQ20071001870
公開日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2007年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月19日
發(fā)明者姚冬梅, 宋麥麗, 紅 崔, 星 楊, 紅 蘇, 閆聯(lián)生 申請(qǐng)人:西安航天復(fù)合材料研究所