水溶性芯模在VARI成型工艺中的应用研究

制备了一种低成本易成型的水溶性芯模,对其成型收缩率、压缩性能、水溶性及气密性进行了研究,结果表明采用石英砂制备的可溶性芯模成型前后具有良好的尺寸稳定性,在室温至120℃区间内压缩强度均高于3 MPa,浸泡在常温水溶液中1 min内能够快速溃散至砂粒状态,经表面封孔处理后能够达到VARI成型工艺对模具的气密性要求。通过在填充可溶性芯模的中空金属框表面进行VARI工艺验证试验,表明制备的水溶性芯模能够作为VARI工艺模具使用,且脱模简单方便,对制品表观质量基本没有影响,具有良好的应用前景。     

复合材料热膨胀成型工艺研究与应用

简要叙述热膨胀工艺的原理和成型工艺过程，对热膨胀芯模的材料性能和设计、制造进行试验，分析影响膨胀压力的因素，并与热压罐成型工艺进行性能对比。以硅橡胶材料制作的芯模与钢模组合使用制备碳纤维复合材料制件，应用效果较好。研究表明，该工艺适用于多腔体复合材料制件的整体共固化成型。     

水溶性轻质砂芯模性能与应用

以聚乙烯醇(PVAL)水溶液作为基体材料,以模型砂为增强材料,经过热烘干工艺制作了一种水溶性砂芯模材料,着重对水溶性轻质砂芯模的制备工艺特点、力学性能和水溶性能进行研究,并将所制得的水溶性轻质砂芯模成功用于树脂基复合材料结构件的制造中。结果表明,水溶性轻质砂芯模较纯砂芯模(1.60 g/cm~3)轻24%,比金属模具的钢材密度(7.85 g/cm3)轻84.5%;水溶性轻质砂芯模的压缩强度随着温度的升高而降低,当温度为150℃时,轻质砂芯模的压缩强度为4.09 MPa;水溶性轻质砂芯模的各项性能满足复合材料结构件制造的要求。     

自发热热胀成型工艺在复合材料制件制备中的应用

介绍了一种基于水溶性热胀成型芯模的自发热热膨胀成型工艺,设计了一种水溶性的热胀成型芯模,该成型芯模在受热条件下膨胀,加工完成后又能以水溶的方式溶出,具有成型效果好、工艺简单、成本低廉等优点,特别适合于以预浸料来制作的中空复杂制品。还研究了CaO与H_2O的比例对压力、发泡倍率和温度的影响。结果表明:生石灰、微球发泡剂、H2O的体积比7.0∶3.0∶3.5时,体系的温度可达210℃,发泡压力达9 MPa,发泡倍率能达到9倍,对于成型复杂的复合材料制件具有不可替代的优势。     

水溶性砂芯模材料在成型复合材料壳体中的应用

以聚乙烯醇(PVAL)水溶液与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)水溶液的混合溶液作为基体材料,以石英砂为增强材料,经过高温烘干工艺制作了一种水溶性砂芯模材料,分析了影响其水溶性的因素并对各因素设置不同的水平,通过正交试验发现,PVP水溶液的质量浓度为38%且占混合溶液的质量分数为60%、胶砂质量比为0.08时,制作的砂芯模水溶性最好,在室温条件下经过水的冲刷可快速溃散。为解决金属模具成型小开口、大长径比复合材料壳体造成的脱模困难、模具设计复杂的缺点,将研制的水溶性砂芯模材料应用于某复合材料壳体的成型,成型后的壳体其爆破强度、环向应变、容器特性指数与金属模具成型的复合材料壳体相差不大,符合使用要求。     

聚甲基酰亚胺泡沫塑料

综述了聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫塑料的制备方法及其结构和性能PMI是一种交联、闭孔的泡沫塑料,由于其具有良好的力学性能、热变形温度和化学稳定性、成型加工性能,可以通过真空袋中低温共固化的工艺成型,作为夹层结构复合材料的芯层,是高性能夹层结构复合材料的理想芯层材料,现已经广泛用于航空航天、军事、电子等领域。针对目前国外PMI泡沫塑料的研发现状,介绍了一些调变PMI泡沫塑料性能和改进制备工艺的方法,希望对国内PMI泡沫塑料的研究起到借鉴的作用,最后对PMI泡沫塑料的应用做了简单的介绍。     

树脂基复合材料用耐高温水溶性模具材料性能研究

本文采用了耐高温水溶性胶粘剂制备了水溶性模具,通过调节水溶性模具材料各组分配比,研究了水溶性模具的溶解性能和压缩性能,从而确定了制备水溶性模具的最佳工艺条件。另外还对水溶性模具的热性能、热膨胀系数、干燥时间、耐温性等性能进行了研究。研究结果表明:此种水溶性模具材料耐温达220℃,溶解性能和压缩性能能满足树脂基复合材料成型的要求,制备出的复合材料具有空隙率低(空隙率小于0.7%)等优点。     

水溶性芯模材料的制备与性能研究

采用黄糊精、空心玻璃微珠与尿素等材料,通过共混模压工艺制备了新型的水溶性芯模材料,对其进行了压缩强度、水溶性等性能测试,分析了影响该芯模材料性能的因素。结果表明,将空心玻璃微珠的用量控制在总量的10%左右,尿素的用量控制在总量的6%左右,可获得性能最优的水溶芯模材料;所制得的水溶芯具有强度高、表面光洁、水溶性好、性能稳定、成本低等优点。     

Z向增强高阻燃泡沫夹芯复合材料成型工艺研究

采用复合材料树脂浸渍模塑成型工艺(SCRIMP)工艺及泡沫缝纫技术制备了以玻璃纤维Z向增强泡沫为芯材的高阻燃夹芯复合材料,分析了原材料、导流方式、真空度、树脂注胶量等参数对其成型工艺的影响.结果表明:通过控制树脂黏度与真空度可以实现树脂在芯材及面层的良好流动,通过改善纤维的浸润剂、导流方式及树脂量等参数,可控制制品缺陷,大幅提升其力学性能.     

格构增强型复合材料夹层结构的制备与受力性能

真空导入成型工艺是一种新型的适合大型/异型复合材料结构件成型的技术.选用H-60 PVC泡沫、四轴向玻璃纤维布以及乙烯基酯树脂,通过在泡沫芯材上、下表面开槽,同时沿芯材厚度方向剖开,采用真空导入成型工艺制备出在结构上具有创新构型的格构增强型复合材料夹层结构.研究结果表明,真空导入成型工艺充模速度快、成型效益高;格构增强型复合材料夹层结构的剪切、平压与抗弯性能均较传统夹层结构得以提高;其格构腹板可有效抑制泡沫芯材剪切裂纹的扩展,避免面板与芯材的剥离破坏;阐明了格构增强型复合材料夹层结构的受弯极限承载能力.     

碳纤维复合材料方管硅橡胶热膨胀成型工艺研究

针对碳纤维复合材料方管,设计制备了硅橡胶热膨胀工艺成型模具,并制备了碳纤维/双马树脂和碳纤维/环氧树脂复合材料方管,研究了成型过程中硅橡胶的温度变化规律,考察了方管的成型质量及其影响因素。结果表明,按照所建立的热膨胀工艺模具尺寸设计公式,可给出硅橡胶芯模的尺寸和工艺间隙;模具内腔的空气对流情况对硅橡胶的温度变化有重要影响;工艺间隙对方管成型质量有很大影响,当工艺间隙与理论计算值相符时,碳纤维/环氧树脂管件的表面和内部质量良好,厚度与设计值一致;碳纤维/双马树脂管件成型时,复合材料内部容易产生孔隙缺陷,采用真空辅助的热膨胀工艺方法,能够有效消除孔隙缺陷。     

红外加热缠绕成型工艺参数对CF/PEEK复合材料层间剪切性能的影响

为获得层间粘结性能优异的连续碳纤维增强聚醚醚酮复合材料(CF/PEEK)缠绕成型制品,以粉末浸渍法制备的CF/PEEK单向带为原料,采用自制的高功率红外加热热塑性复合材料缠绕成型设备,进行缠绕成型工艺的研究。以层间剪切强度(ILSS)作为评价缠绕制品性能的主要依据,分别研究了缠绕成型过程中的送料张力、下压辊压力、缠绕速率、加热温度、预热时间和冷却速率等关键工艺参数对CF/PEEK环制品性能的影响。实验结果表明,成型温度为410℃,预热为40 min,送料张力为8 kg,下压辊气缸压力为0.30 MPa,芯模转速为6 r/min,缓慢冷却条件下制得的缠绕制品性能最优,层间剪切强度达到(82.29±1.27) MPa,并据此制备出了CF/PEEK缠绕管道。     

耐压夹芯复合板制备工艺

介绍了一种耐压夹芯复合板的穿纱及树脂传递模塑(RTM)制备方法,选用橡胶为芯材,复合材料为蒙皮,通过RTM成型方法制备,研究了穿纱工艺及RTM工艺参数对制品的影响。结果表明,通过穿纱增强的RTM成型制品不仅表观质量良好,且具有优异的界面粘结性能,实现了承载吸声结构功能一体化设计,适用于深水压力环境。     

泡沫夹芯结构复合材料VARI工艺模拟研究

提出了一种简单方便的等效建模法,解决了大尺寸夹芯结构或复杂形状夹芯结构真空辅助树脂灌注(VARI)成型工艺模拟仿真计算量大,效率不高的难题。采用等效建模法和细化建模法对矩形泡沫夹芯结构复合材料平板的VARI工艺进行了模拟仿真分析,并结合工艺成型实验进行了验证。结果表明,由两种方法计算得到的理论充模时间与实测树脂充模时间基本一致,采用等效建模法所得树脂流动前锋位置曲线与工艺成型实验测试值更加吻合。     

新型水溶性芯模材料的研制

将磷酸酯淀粉与刚性填料,通过共混制备了新型的水溶性芯模材料。并对其压缩强度、水溶性等进行了测试,分析了影响性能的各种因素。实验结果表明,在磷酸酯淀粉中加入质量分数10%的刚性填料所制得的水溶性芯模材料,具有强度高、表面光洁、水溶性好等特点。     

3D打印技术在硅橡胶浇注模中的应用研究

膨胀成型是复合材料典型的成型方法,采用膨胀成型的复合材料制品需要通过硅橡胶浇铸模来辅助成型,为了缩短硅橡胶浇注模的制造周期,本文研究采用3D打印技术打印硅橡胶浇注模。针对R-10301硅橡胶浇注模,本文通过对比常用的3D打印技术和常用打印材料的特性,确定了采用SLA光固化成型工艺并选择somos 8000光敏树脂打印硅橡胶浇注模;通过浇注实验得到的硅橡胶芯模,其尺寸偏差控制在±0.1mm范围内,脱模过程中无粘模现象;且模具相比传统金属模重量更小,制造周期更短。     

一种中空封闭复合材料结构件的模具设计及制备

本文介绍了一种细长、中空、变截面、封闭的复合材料结构件,分析了组合金属阳模和水溶性砂芯模的方案可行性,提出了泡沫填充复合式充气橡胶芯模的设计思路,并采用组合式阴模、内充气加压的方式成功实现该产品的研制。通过研究发现聚氨酯泡沫发泡成型后具有一定的强度和刚度,可制作碳纤维预浸料的铺层模具;同时其对乙酸乙酯具有较好的溶胀性,可利用该特性完成产品脱模。利用硫化橡胶制备的橡胶气囊,具有较强的耐压、耐温性,可被广泛应用于中空封闭式复合材料结构件的成型过程。     

热膨胀硅橡胶在复合材料成型工艺中的应用

简要介绍了热膨胀硅橡胶的性能和特点,热膨胀模成型工艺的原理,并应用其研制了复合材料制件。热膨胀硅橡胶适于制造热膨胀芯模。     

利用同轴射流技术制备PMMA/PC透光复合材料

利用同轴射流技术制备了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)及聚碳酸酯(PC)的复合透光材料。同轴共纺技术制备的壳芯复合纳米纤维具有壳层PMMA及芯层PC的有效结构,在特定温度下,芯层PC无序纳米纤维成为壳层熔融PMMA树脂基体中的增强体。扫描电镜和透射电镜结果显示,复合纳米纤维的表面形貌良好,具有壳芯结构的复合纳米纤维均匀分布于无纺布中。热压成型技术制备的复合材料力学性能和光学性能结果表明,由于增强体PC纳米纤维的尺寸效应,复合材料的力学性能明显提高,当PC含量为4%时,材料的拉伸强度提高了17%,且当PC含量控制在3%以内时,复合材料透光性能的下降值可控制在10%以内。     

玻纤增强聚丙烯缠绕管的层间性能及表观质量研究

采用缠绕成型工艺制备了玻璃纤维增强聚丙烯管材,考察了预热通道温度和芯模温度对管材内外壁表观质量的影响;同时分别单独研究了芯模温度、热风枪加热角度、预浸带张力、缠绕速度和压力辊径向压力对管材层间剪切强度(ILSS)的影响,对成型工艺条件进行了优化,并利用扫描电子显微镜(SEM)对层间破坏试样进行了微观表征。结果表明,适当提高预热通道温度可使管材获得较好的外壁表观质量,提高芯模温度可使管材获得较好的内壁表观质量;管材的ILSS随着热风枪加热角度及缠绕速度的增加而提高,达到一定值时又出现下降,随芯模温度、预浸带张力和压力辊径向压力升高而在总体上呈增加趋势;在预热通道温度为220℃、芯模温度为160℃、热风枪加热角度为6°、预浸带张力为24 N、缠绕速度为4.71 m/min、压力辊径向压力为0.15 MPa的最优工艺条件下制备的缠绕管材的内外壁表面光滑,ILSS达到了29.60 MPa;SEM分析表明,管材中树脂和纤维结合紧密,层间粘结良好。