一種大尺寸薄壁泡沫夾層結構的制備方法及該結構的應用的制作方法

一種大尺寸薄壁泡沫夾層結構的制備方法及該結構的應用的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種大尺寸薄壁泡沫夾層結構的制備方法，包括以下步驟：(1)采用預浸料在模具外表面進行鋪層，并固化成型內蒙皮單元，所述內蒙皮單元為截面閉合的空腔結構；(2)將多個內蒙皮單元沿空腔軸線方向依次采用邊緣搭接并粘接的方式連接在一起，形成內蒙皮；(3)將泡沫板粘接在內蒙皮外表面；(4)將內蒙皮外表面需要預埋加強塊位置的泡沫剔除，將加強塊粘接在所述位置；(5)在泡沫板外表面采用預浸料進行鋪層，再鋪設輔助材料，并抽真空、固化，得到整體的外蒙皮；本發明工藝方法制備的大尺寸薄壁泡沫夾層結構復合材料不但具有重量輕、隔熱性能優異，剛度好等優點，而且模具投入低，工藝過程簡單，操作方便，具有很強的實用性。
【專利說明】一種大尺寸薄壁泡沬夾層結構的制備方法及該結構的應用

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種大尺寸薄壁泡沫夾層結構的制備方法及該結構的應用，屬于非金屬/復合材料成型工藝【技術領域】。

【背景技術】
[0002]近年來，泡沫夾層復合材料結構在運載火箭、航空、風力發電機葉片、體育運動器材、醫用設備配件、船舶制造、列車機車等領域大量應用，尤其在美日等發達國家，廣泛應用于高【技術領域】，主要有:美國的Delta運載火箭的整流罩，日本三菱的HI1-A運載火箭的整流罩，日本新干線的火車頭，通用、西門子等公司的醫療床板、Vestas的風力發電機葉片等。我國使用泡沫夾層復合材料在高端領域應用較晚，并且在航空航天應用的泡沫芯材大部分依賴進口，國內雖然在研制，但整體性能與國外同類產品仍存在一定差距。除了在航空航天等高端領域，在其它民用領域如高速列車機頭、大型風力發電機葉片等，國外也應用較早，并大量使用。而國內相關領域，應用較晚，并且大部分項目為國外轉包或仿造，因此所用的材料也大部分為國外材料，尤其是芯材主要為進口。目前，國內泡沫芯材復合材料結構主要應用在房屋隔板、冷藏車隔板等，起隔熱保溫作用；應用的泡沫芯材以聚氨酯(PU)泡沫為主。雖然我國泡沫夾層復合材料應用及研究與國外相比存在較大差距，但近年來，國內航空航天領域，如直升機槳葉、火箭整流罩、導彈易碎蓋、發射筒筒蓋、風洞用葉片也已應用該結構，發展迅速。
[0003]泡沫夾層結構復合材料一般是投入一側蒙皮的模具，在模具上成型蒙皮，然后將泡沫芯材粘接在蒙皮上，再在泡沫芯材的表面成型另一側蒙皮；或者將兩側蒙皮各自單獨成型，然后依靠膠粘劑將泡沫芯材與蒙皮粘接在一起。風道與目前國內、外成型的夾層結構復合材料相比:風道長度較長，截面尺寸相等且較小，而非通常所見的呈圓錐狀、球冠狀；風道內、外蒙皮沿周向是閉合的，而非通常采用的分瓣成型后再組裝的結構形式。目前技術制備風道存在成型內蒙皮用模具加工困難、投入成本高，而且2mm厚的內蒙皮存在脫模困難、甚至無法脫模的危險；風道用夾芯材料選擇何種泡沫既能阻燃、耐外蒙皮的固化溫度，同時在固化過程中也不會出現局部塌陷；外蒙皮整體成型時存在泡沫塌陷、風道外觀變形及局部存在褶皺等問題。


【發明內容】

[0004]本發明的目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種大尺寸薄壁泡沫夾層結構的制備方法，該方法制備的大尺寸薄壁泡沫夾層結構不但隔熱性能好、密封性能好、產品剛度優異，重量輕，而且生產周期短、成本低，效率高，簡便可行。
[0005]本發明的另外一個目的在于提供一種大尺寸薄壁泡沫夾層結構的應用。
[0006]本發明的上述目的主要是通過如下技術方案予以實現的:
[0007]一種大尺寸薄壁泡沫夾層結構的制備方法，包括以下步驟:
[0008]步驟(一)、采用預浸料在模具外表面進行鋪層，并固化成型內蒙皮單元，所述內蒙皮單元為截面閉合的空腔結構；
[0009]步驟(二)、將多個內蒙皮單元沿空腔軸線方向依次采用邊緣搭接并粘接的方式連接在一起，形成內蒙皮；
[0010]步驟(三)、將泡沫板粘接在內蒙皮外表面；
[0011]步驟(四)、將內蒙皮外表面需要預埋加強塊位置的泡沫剔除，將加強塊粘接在所述位置；
[0012]步驟(五)、在泡沫板外表面采用預浸料進行鋪層，再鋪設輔助材料，并抽真空、固化，得到整體的外蒙皮。
[0013]在上述大尺寸薄壁泡沫夾層結構的制備方法中，步驟(二)中對內蒙皮單元的邊緣搭接處進行局部補強，即在搭接位置采用寬度大于搭接邊的預浸料進行補強。
[0014]在上述大尺寸薄壁泡沫夾層結構的制備方法中，進行補強的預浸料中的樹脂與形成內蒙皮的預浸料中的樹脂相同，增強纖維為碳纖維或玻璃纖維二維織物。
[0015]在上述大尺寸薄壁泡沫夾層結構的制備方法中，內蒙皮單元的截面為多邊形或圓形。
[0016]在上述大尺寸薄壁泡沫夾層結構的制備方法中，內蒙皮單元沿空腔軸線方向的長度< 3米。
[0017]在上述大尺寸薄壁泡沫夾層結構的制備方法中，步驟(一)、(五)中的預浸料包括樹脂和增強纖維，其中樹脂選用環氧樹脂體系、不飽和聚酯樹脂或酚醛樹脂；增強纖維選用碳纖維及其碳布，或玻璃纖維及其玻璃布。
[0018]在上述大尺寸薄壁泡沫夾層結構的制備方法中，步驟(一)、(五)中預浸料的鋪層方式為鋪層角度(90° /0° )n，其中η為正整數，η彡4。
[0019]在上述大尺寸薄壁泡沫夾層結構的制備方法中，步驟(二)、1(三)、(四)中粘接采用的粘接劑為J-135或J-22膠粘劑。
[0020]在上述大尺寸薄壁泡沫夾層結構的制備方法中，步驟(三)中的泡沫為酚醛樹脂泡沫、聚酰胺樹脂泡沫或PMI泡沫。
[0021]在上述大尺寸薄壁泡沫夾層結構的制備方法中，步驟(一)、(五)中的內蒙皮單元、外蒙皮固化過程如下:首先抽真空，當真空表壓< -0.09MPa后開始升溫，升溫速率控制在20?60°C /h,至90?160°C之間保溫20?40min，然后加壓控制壓力為O?0.6MPa，之后繼續升溫，控制固化溫度為120?180°C保溫3?8小時后自然降至80°C以下取出產品，完成固化。
[0022]在上述大尺寸薄壁泡沫夾層結構的制備方法中，對內蒙皮單元的邊緣搭接處進行局部補強中的固化過程如下:首先抽真空，當真空表壓< -0.09MPa后開始升溫，升溫速率控制在20?60°C /h,至90?160°C之間保溫20?40min后繼續升溫，控制固化溫度為120?180°C保溫3?8小時后自然降至80°C以下取出產品，完成固化。
[0023]在上述大尺寸薄壁泡沫夾層結構的制備方法中，內蒙皮、外蒙皮的厚度> 1.5mm。
[0024]在上述大尺寸薄壁泡沫夾層結構的制備方法中，步驟(三)中將泡沫板粘接在內蒙皮外表面，并對泡沫板接縫間隙進行修補。
[0025]在上述大尺寸薄壁泡沫夾層結構的制備方法中，步驟(五)中鋪設的輔助材料為氟四布和透氣膜，然后再使用鋁板壓緊、固定并使用透氣氈進行包覆，最后制作密封袋將內、外蒙皮密封、抽真空，之后放入烘箱固化。
[0026]上述大尺寸薄壁泡沫夾層結構的制備方法得到的泡沫夾層結構的應用，用作風道。
[0027]本發明與現有技術相比具有如下有益效果:
[0028](I)、本發明針對大尺寸薄壁泡沫夾層結構(例如風道)制備過程中存在的問題，提出了一種新的制備思路，首次采用模具制備內蒙皮單元，再將內蒙皮單元進行連接，形成整體內蒙皮，即采用內蒙皮分段成型再搭接的方式制備內蒙皮，將成型內蒙皮用模具長度尺寸控制在一定范圍內，既降低了模具加工難度、使用要求和生產成本，又降低了內蒙皮的鋪層難度、脫模難度和模具的吊裝、運輸難度，利用此方案生產內蒙皮操作簡單、生產效率高，并且可以根據需要制備出大尺寸的內蒙皮；
[0029](2)、本發明內、外蒙皮采用90度和O度交替的鋪層方式鋪放預浸料，蒙皮的厚度在較薄的尺寸時、沿其軸向和環向均具有較好的剛度，不存在邊緣或面內局部塌陷現象，可以實現大尺寸薄壁構件的成型及后續組裝和使用，保證了產品質量和性能，并減輕了產品重量;
[0030](3)、本發明內蒙皮各單元之間邊緣配合搭接并采用膠黏劑粘接后，再采用預浸料在其搭接位置外側采用預浸料補強，既可以加強搭接位置的牢固度，同時也可以保證內蒙皮的密封性能，防止后續制備的風道漏氣、報廢，對改善風道的密封性能是非常有益的；
[0031](4)本發明泡沫芯采用拼接的方法在內蒙皮上粘接、組裝，既降低了泡沫芯對加工設備和加工難度的要求，也有利于泡沫芯的保存、運輸；較直接在蒙皮上噴涂成型泡沫芯再加工的方法，此方法在縮短產品生產周期、泡沫加工難度及泡沫缺陷控制等方面更有優勢；
[0032](5)、本發明對內蒙皮單元長度、厚度進行了優選，考慮到模具的加工成本，蒙皮脫模的可實現性及后續內蒙皮單元粘接后剛度的保證，其長度控制在2.5米-3米較為合適；蒙皮厚度因增強材料不同而有區別，增強體為玻璃纖維預浸料其厚度控制在1.5mm?2mm即可保證產品的使用要求，增強體為碳纖維的預浸料厚度可適當減薄；
[0033]￠)、本發明外蒙皮采用密封袋全包的方式進行固化。與采用半包方式相比，外蒙皮固化采用全包方式的密封袋真空度保持更好，更有利于保證外蒙皮的質量、風道的剛度和其密封性能；
[0034](7)、本發明制備的風道減重優勢明顯，且可設計性強。按此工藝方法制備的風道重量較輕，比金屬方案減重在50%以上；同時也可以根據風道使用要求，設計風道的隔熱性能、阻燃、透波及隱身等功能性；
[0035](8)、本發明大尺寸薄壁泡沫夾層結構的制備方法制備的大尺寸薄壁泡沫夾層復合材料不但隔熱性能好、密封性能好、產品剛度優異，重量輕，而且生產周期短、成本低，效率高，簡便可行。
[0036]本發明工藝方法生產的風道已順利通過其充氣、淋雨及隔熱性能等考核試驗，t匕采用金屬方案減重近50%。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]圖1為本發明的大尺寸薄壁泡沫夾層結構制備方法工藝流程圖；
[0038]圖2為本發明內蒙皮單元成型模具示意圖；
[0039]圖3為本發明方法制備的薄壁泡沫夾層結構的橫截面示意圖；
[0040]圖4為本發明制備方法中內蒙皮真空或熱壓罐固化成型裝配圖；
[0041]圖5為本發明制備方法中外蒙皮真空或熱壓罐固化成型裝配圖；
[0042]其中:1.真空袋尼龍薄膜 2.有孔氟四隔離材料 3.內蒙皮或其預浸料疊層4.模具材料5.真空密封膠帶6.透氣氈7.隔離膜8.鋁板9.外蒙皮預浸料疊層10.泡沫板11.膠粘劑12.預埋加強塊。

【具體實施方式】
[0043]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細的描述:
[0044]實施例1
[0045]大尺寸薄壁泡沫夾層結構復合材料制備方法包括以下步驟:
[0046](I)采用S4C660JA/610高強纖維預浸料作為風道內蒙皮用預浸料，其鋪層角度為(90° /O。)5，共鋪10層；其中S4C660JA/610預浸料纖維面密度為276±5g/m2，樹脂含量為34±3%，預浸料厚度為0.25±0.02mm，幅寬1.0m。
[0047]如圖2所示為本發明內蒙皮單元成型模具示意圖，成型模具的外形與需要制備的內蒙皮外形匹配，如本實施例中需要制備的內蒙皮的截面為不規則的六邊形，則成型模具的截面也為與之匹配的不規則六邊形，成型模具的長度< 3米，優選為2.5?3米，制備得到的內蒙皮單元的長度也為2.5?3米。
[0048]預浸料在模具上鋪完層后，包覆、密封、抽真空，當真空表壓彡-0.090MPa后進烘箱開始升溫，升溫速率控制在20?25°C /h，至90?95°C時保溫25?30min固化，然后繼續以20?25°C /h的速率升溫，升至130?135°C保溫4h進行后處理，后處理結束后自然冷卻至室溫脫模。完成內蒙皮單元的制備，共制備6件內蒙皮單元。如圖4所示為本發明制備方法中內蒙皮真空或熱壓罐固化成型裝配圖。
[0049](2)將6件內蒙皮單元沿空腔軸線方向依次采用邊緣搭接并粘接的方式連接在一起，形成內蒙皮；搭接寬度在50_左右，采用膠粘劑J-135進行粘接，各部段粘接后注意部段間直線度的調節、固定。
[0050](3)采用寬度為10mm的SW280F_90a/610預浸布對步驟(2)粘接位置進行局部鋪層，鋪層寬度的中線與接縫重合，層數為4層；其中SW280F-90a/610預浸料的玻璃布面密度為280±5g/m2，樹脂含量34±3%，預浸料厚度為0.25±0.02mm，幅寬900mm。
[0051 ] 預浸布在內蒙皮單元各部段對接位置鋪完層后，在風道內表面整體制備一個密封袋包覆、密封、抽真空，同時在風道內蒙皮的外側局部補強位置各制備一個密封袋包覆、密封、抽真空，當以上真空袋真空表壓彡-0.090MPa后進烘箱開始升溫，升溫速率控制在20?250C /h，至90?95°C時保溫25?30min固化，然后繼續以20?25°C /h的速率升溫，升至130?135°C保溫4h進行后處理，后處理結束后自然冷卻至室溫脫模。
[0052](4)將預先制備、按要求加工的酚醛泡沫板與步驟(3)的風道內蒙皮進行適配，局部位置可修配酚醛泡沫板。酚醛泡沫板與風道內蒙皮配合合適后，采用J-135膠粘劑將泡沫板粘接在其對應的風道上，然后在泡沫板外側鋪上一層鋁板，并在鋁板外側使用拴緊器將鋁板緊壓在泡沫板上，以便于泡沫板與風道較好的貼合。其中酚醛泡沫板密度在50±10kg/m3，壓縮強度彡0.15MPa，閉孔率彡90%。
[0053](5)拆掉步驟⑷外側的鋁板，根據局部開口或粘接加強塊的要求，在泡沫指定位置畫線、剔除需要開口位置或粘接加強塊位置的泡沫，并在內蒙皮上需要粘接加強塊的位置進行打磨、適配。使用J-135膠粘劑將加強塊粘接在內蒙皮上并使用拴緊器將其固定、壓緊，等膠粘劑固化后拆掉拴緊器，對粘接上的加強塊進行修整，使其與周圍泡沫平整過渡。
[0054](6)在產品外表面鋪預浸料S4C660JA/610和預浸布SW280F-90a/610，其鋪層角度從里向外依次為(90/0° /90° /0° /90° /預浸布/0° )，共鋪7層。其中S4C660JA/610預浸料和SW280F-90a/610預浸布的性能參數同步驟(I)和(2)
[0055]預浸料在泡沫芯上鋪完層后，鋪一層氟四布和透氣膜，然后再使用鋁板鋪在上面，并在鋁板外側使用橡皮膏固定鋁板位置，接著依次使用閉孔膜、透氣氈和尼龍薄膜包覆、密封、抽真空。當真空表壓彡-0.096MPa后進烘箱開始升溫，升溫速率控制在20?25°C /h,至90?95°C時保溫25?30min固化，然后繼續以20?25°C /h的速率升溫，升至130?135°C保溫4h進行后處理，后處理結束后自然冷卻至室溫脫模。如圖5所示為本發明制備方法中外蒙皮真空或熱壓罐固化成型裝配圖。
[0056](7)產品脫完模后，可根據需要局部開口并安裝組件、安裝結構件使其組成一個密封的腔體，用于通風設施的風道；對外觀存在的凹陷或缺陷可使用膩子對其外觀進行修補。如圖1所示為本發明的大尺寸薄壁泡沫夾層結構制備方法工藝流程圖。如圖3所示為本發明方法制備的薄壁泡沫夾層結構的橫截面示意圖，包括內蒙皮3、外蒙皮9、泡沫板10和預埋加強塊12。
[0057]經以上步驟整體制備的風道長度約15m，內充氣壓力彡3000Pa時，風道無變形、異響，且每min壓力降彡0.5%，重量約270kg。
[0058]實施例2
[0059]大尺寸薄壁泡沫夾層結構復合材料制備方法包括以下步驟:
[0060](I)采用碳纖維T300-3K/603預浸料作為風道內蒙皮用預浸料，其鋪層角度為(90° /0° ) 8，共鋪8層；其中T300-3K/603預浸料纖維面密度為130±5g/m2，樹脂含量為44±4%，預浸料厚度為0.125 ±0.02_，幅寬1.0m0
[0061]預浸料在模具上鋪完層后，包覆、密封、抽真空，當真空表壓< -0.090MPa后進熱壓罐開始升溫，升溫速率控制在20?30°C /h,至120?125保溫30min，然后加壓控制壓力為0.6MPa，然后繼續升溫，控制后處理溫度為175?180°C保溫4小時后自然降至80°C、卸壓取出產品，固化完成。
[0062]固化結束后自然冷卻至室溫脫模，得到內蒙皮單元。共制備6件內蒙皮單元。
[0063](2)將6件內蒙皮單元沿空腔軸線方向依次采用邊緣搭接并粘接的方式連接在一起，形成內蒙皮；搭接寬度在50_左右，采用膠粘劑J-135進行粘接，各部段粘接后注意部段間直線度的調節、固定。
[0064](3)采用寬度為10mm的MT300-3K碳布/603預浸布對步驟(2)粘接位置進行局部鋪層，鋪層寬度的中線與接縫重合，層數為4層；其中預浸布的面密度為260±5g/m2，樹脂含量44±4%，預浸料厚度為0.25±0.02mm，幅寬900mm。
[0065]預浸布在內蒙皮單元各部段對接位置鋪完層后，在風道內表面整體制備一個密封袋包覆、密封、抽真空，同時在風道內蒙皮的外側局部補強位置各制備一個密封袋包覆、密封、抽真空，當以上真空袋真空表壓彡-0.096MPa后進烘箱開始升溫，升溫速率控制在20?300C /h，至120?125保溫30min，然后繼續升溫，控制后處理溫度為175?180°C保溫4小時后自然降至室溫脫模。
[0066](4)將預先制備、按要求加工的PMI泡沫板與步驟(3)的風道內蒙皮進行適配，局部位置可修配酚醛泡沫板。泡沫板與風道內蒙皮配合合適后，采用J-135膠粘劑將泡沫板粘接在其對應的風道上，然后在泡沫板外側鋪上一層鋁板，并在鋁板外側使用拴緊器將鋁板緊壓在泡沫板上，以便于泡沫板與風道較好的貼合。其中泡沫板密度在70±10kg/m3，壓縮強度彡0.7MPa，閉孔率彡90%。
[0067](5)拆掉步驟⑷外側的鋁板，根據局部開口或粘接加強塊的要求，在泡沫指定位置畫線、剔除需要開口位置或粘接加強塊位置的泡沫，并在內蒙皮上需要粘接加強塊的位置進行打磨、適配。使用J-135膠粘劑將加強塊粘接在內蒙皮上并使用拴緊器將其固定、壓緊，等膠粘劑固化后拆掉拴緊器，對粘接上的加強塊進行修整，使其與周圍泡沫平整過渡。
[0068](6)在產品外表面鋪預浸料T300-3K/610和預浸布MT300-3K/610，其鋪層角度從里向外依次為(90° /0° /90° /0° /90° /90° /0° /90° /0° / 預浸布)，共鋪 10 層。其中T300-3K/610預浸料和SW280F-90a/610預浸布的性能參數同步驟(I)和(2)
[0069]預浸料在泡沫芯上鋪完層后，鋪一層氟四布和透氣膜，然后再使用鋁板鋪在上面，并在鋁板外側使用橡皮膏固定鋁板位置，接著依次使用閉孔膜、透氣氈和尼龍薄膜包覆、密封、抽真空，當真空表壓彡-0.090MPa后進熱壓罐開始升溫，升溫速率控制在20?30°C /h,至120?125°C保溫30min，然后加壓控制壓力為0.3MPa，然后繼續升溫，控制后處理溫度為175?180°C保溫4小時后自然降至80°C、卸壓取出產品，固化完成。
[0070]固化結束后自然冷卻至室溫脫模。
[0071](7)產品脫完模后，可根據需要局部開口并安裝組件、安裝結構件使其組成一個密封的腔體，用于通風設施的風道；對外觀存在的凹陷或缺陷可使用膩子對其外觀進行修補。
[0072]經以上步驟整體制備的風道長度約15m，風道內充氣壓力彡3000Pa時，風道無變形、異響，且每min壓力降彡0.2%,重量約230kg。
[0073]實施例3
[0074]大尺寸薄壁泡沫夾層結構復合材料制備方法包括以下步驟:
[0075](I)采用S4C660JA/610高強纖維預浸料作為風道內蒙皮用預浸料，其鋪層角度為(90° /0° )5，共鋪10層；其中S4C660JA/610預浸料纖維面密度為276±5g/m2，樹脂含量為34±3%，預浸料厚度為0.25±0.02mm，幅寬1.0m。
[0076]預浸料在模具上鋪完層后，包覆、密封、抽真空，當真空表壓彡-0.096MPa后進烘箱開始升溫，升溫速率控制在20?25 V /h,至90?95 °C時保溫25?30min后加壓至0.3MPa，然后繼續以20?25°C /h的速率升溫，升至130?135°C保溫4h進行后處理，后處理結束后卸壓、自然冷卻至室溫脫模。得到內蒙皮單元。共制備8件內蒙皮單元。
[0077](2)將8件內蒙皮單元沿空腔軸線方向依次采用邊緣搭接并粘接的方式連接在一起，形成內蒙皮；搭接寬度在50mm左右,米用膠粘劑J-22進行粘接，各部段粘接后注意部段間直線度的調節、固定。
[0078](3)采用寬度為10mm的SW280F_90a/610預浸布對步驟⑵粘接位置進行局部鋪層，鋪層寬度的中線與接縫重合，層數為4層；其中SW280F-90a/610預浸料的玻璃布面密度為280±5g/m2，樹脂含量34±3%，預浸料厚度為0.25±0.02mm，幅寬900mm。
[0079]預浸布在風道各部段對接位置鋪完層后，在風道內表面整體制備一個密封袋包覆、密封、抽真空，同時在風道內蒙皮的外側局部補強位置各制備一個密封袋包覆、密封、抽真空，當以上真空袋真空表壓彡-0.096MPa后進烘箱開始升溫，升溫速率控制在20?250C /h，至90?95°C時保溫25?30min固化，然后繼續以20?25°C /h的速率升溫，升至130?135°C保溫4h進行后處理，后處理結束后自然冷卻至室溫。
[0080](4)將預先制備、按要求加工的PMI泡沫板與步驟(3)的風道內蒙皮進行適配，局部位置可修配PMI泡沫板。泡沫板與風道內蒙皮配合合適后，采用J-22膠粘劑將泡沫板粘接在其對應的風道上，然后在泡沫板外側鋪上一層鋁板，并在鋁板外側使用拴緊器將鋁板緊壓在泡沫板上，以便于泡沫板與風道較好的貼合。其中PMI泡沫板密度在70±10kg/m3，壓縮強度彡1.0MPa,閉孔率彡90%。
[0081](5)拆掉步驟⑷外側的鋁板，根據局部開口或粘接加強塊的要求，在泡沫指定位置畫線、剔除需要開口位置或粘接加強塊位置的泡沫，并在內蒙皮上需要粘接加強塊的位置進行打磨、適配。使用J-22膠粘劑將加強塊粘接在內蒙皮上并使用拴緊器將其固定、壓緊，等膠粘劑固化后拆掉拴緊器，對粘接上的加強塊進行修整，使其與周圍泡沫平整過渡。
[0082](6)在產品外表面鋪預浸料S4C660JA/610和預浸布SW280F_90a/610，其鋪層角度從里向外依次為(90/0° /90° /0° /90° /預浸布/0° )，共鋪7層。其中S4C660JA/610預浸料和SW280F-90a/610預浸布的性能參數同步驟(I)和(2)
[0083]預浸料在泡沫芯上鋪完層后，鋪一層氟四布、透氣膜，然后再使用鋁板鋪在上面，并在鋁板外側使用橡皮膏固定鋁板位置，接著依次使用閉孔膜、透氣氈和尼龍薄膜包覆、密封、抽真空，當真空表壓彡-0.096MPa后進熱壓罐開始升溫，升溫速率控制在20?25°C /h,至90?95°C時保溫25?30min后加壓至0.3MPa，然后繼續以20?25°C /h的速率升溫，升至130?135°C保溫4h進行后處理，后處理結束后自然冷卻至室溫脫模。
[0084](7)產品脫完模后，可根據需要局部開口并安裝組件、安裝結構件使其組成一個密封的腔體，用于通風設施的風道；對外觀存在的凹陷或缺陷可使用膩子對其外觀進行修補。
[0085]經以上步驟整體制備的風道長度約18m，風道內充氣壓力彡3000Pa時，風道無變形、異響，且每min壓力降< 0.5%,重量為305kg。
[0086]實施例4:
[0087]大尺寸薄壁泡沫夾層結構復合材料制備方法包括以下步驟:
[0088](I)采用碳纖維T300-3K/610預浸料作為風道內蒙皮用預浸料，其鋪層角度為(90° /0° ) 8，共鋪8層；其中T300-3K/610預浸料纖維面密度為130±5g/m2，樹脂含量為44±4%，預浸料厚度為0.125 ±0.02_，幅寬1.0m0
[0089]預浸料在模具上鋪完層后，包覆、密封、抽真空，當真空表壓< -0.096MPa后進熱壓罐開始升溫，升溫速率控制在20?25 V /h,至90?95°C時保溫25?30min后加壓至0.6MPa，然后繼續以20?25°C /h的速率升溫，升至130?135°C保溫4h進行后處理，后處理結束后自然冷卻至室溫脫模。完成內蒙皮單元的制備，共制備6件內蒙皮單元。
[0090](2)風道內蒙皮單元成型6件后，各件間進行搭接適配，搭接寬度在60_左右，采用膠粘劑J-135進行粘接，各部段粘接后注意部段間直線度的調節、固定。
[0091](3)采用寬度為10mm的SW280F_90a/610預浸布對步驟(2)粘接位置進行局部鋪層，鋪層寬度的中線與接縫重合，層數為4層；其中SW280F-90a/610預浸料的玻璃布面密度為280±5g/m2，樹脂含量34±3%，預浸料厚度為0.25±0.02mm，幅寬900mm。
[0092]預浸布在風道各部段對接位置鋪完層后，在風道內表面整體制備一個密封袋包覆、密封、抽真空，同時在風道內蒙皮的外側局部補強位置各制備一個密封袋包覆、密封、抽真空，當以上真空袋真空表壓彡-0.096MPa后進烘箱開始升溫，升溫速率控制在20?250C /h，至90?95°C時保溫25?30min后繼續以20?25°C /h的速率升溫，升至130?135°C保溫4h進行后處理，后處理結束后自然冷卻至室溫。
[0093](4)將預先制備、按要求加工的酚醛泡沫板與步驟(3)的風道內蒙皮進行適配，局部位置可修配泡沫板。酚醛泡沫板與內蒙皮配合合適后，采用J-135膠粘劑將泡沫板粘接在其對應的風道上，然后在泡沫板外側鋪上一層鋁板，并在鋁板外側使用拴緊器將鋁板緊壓在泡沫板上，以便于泡沫板與風道較好的貼合。其中酚醛泡沫板密度在50±10kg/m3，壓縮強度彡1.0MPa,閉孔率彡90%。
[0094](5)拆掉步驟⑷外側的鋁板，根據局部開口或粘接加強塊的要求，在泡沫指定位置畫線、剔除需要開口位置或粘接加強塊位置的泡沫，并在內蒙皮上需要粘接加強塊的位置進行打磨、適配。使用J-135膠粘劑將加強塊粘接在內蒙皮上并使用拴緊器將其固定、壓緊，等膠粘劑固化后拆掉拴緊器，對粘接上的加強塊進行修整，使其與周圍泡沫平整過渡。
[0095](6)在產品外表面鋪預浸料T300-3K/610和預浸布SW280F_90a/610，其鋪層角度從里向外依次為(90° /0° /90° /0° /90° /90° /0° /90° /0° / 預浸布)，共鋪 10層。其中T300-3K/610預浸料和SW280F-90a/610預浸布的性能參數同步驟(I)和(2)
[0096]預浸料在泡沫芯上鋪完層后，鋪一層氟四布、透氣膜，然后再使用鋁板鋪在上面，并在鋁板外側使用橡皮膏固定鋁板位置，接著依次使用閉孔膜、透氣氈和尼龍薄膜包覆、密封、抽真空，當真空表壓彡-0.096MPa后進烘箱開始升溫，升溫速率控制在20?25°C /h,至90?95°C時保溫25?30min后繼續以20?25V /h的速率升溫，升至130?135°C保溫4h進行后處理，后處理結束后自然冷卻至室溫脫模。
[0097](7)產品脫完模后，可根據需要局部開口并安裝組件、安裝結構件使其組成一個密封的腔體，用于通風設施的風道；對外觀存在的凹陷或缺陷可使用膩子對其外觀進行修補。
[0098]經以上步驟整體制備的風道長度約12m，風道內充氣壓力彡3000Pa時，風道無變形、異響，且每min壓力降彡0.4%,重量為180kg。
[0099]以上所述，僅為本發明最佳的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
[0100]本發明說明書中未作詳細描述的內容屬于本領域專業技術人員的公知技術。
【權利要求】
1.一種大尺寸薄壁泡沫夾層結構的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟(一)、采用預浸料在模具外表面進行鋪層，并固化成型內蒙皮單元，所述內蒙皮單元為截面閉合的空腔結構； 步驟(二)、將多個內蒙皮單元沿空腔軸線方向依次采用邊緣搭接并粘接的方式連接在一起，形成內蒙皮； 步驟(三)、將泡沫板粘接在內蒙皮外表面； 步驟(四)、將內蒙皮外表面需要預埋加強塊位置的泡沫剔除，將加強塊粘接在所述位置； 步驟(五)、在泡沫板外表面采用預浸料進行鋪層，再鋪設輔助材料，并抽真空、固化，得到整體的外蒙皮。
2.根據權利要求1所述的一種大尺寸薄壁泡沫夾層結構的制備方法，其特征在于:所述步驟(二)中對內蒙皮單元的邊緣搭接處進行局部補強，即在搭接位置采用寬度大于搭接邊的預浸料進行補強。
3.根據權利要求2所述的一種大尺寸薄壁泡沫夾層結構的制備方法，其特征在于:所述進行補強的預浸料中的樹脂與形成內蒙皮的預浸料中的樹脂相同，增強纖維為碳纖維或玻璃纖維二維織物。
4.根據權利要求1所述的一種大尺寸薄壁泡沫夾層結構的制備方法，其特征在于:所述內蒙皮單元的截面為多邊形或圓形。
5.根據權利要求1所述的一種大尺寸薄壁泡沫夾層結構的制備方法，其特征在于:所述內蒙皮單元沿空腔軸線方向的長度< 3米。
6.根據權利要求1所述的一種大尺寸薄壁泡沫夾層結構的制備方法，其特征在于:所述步驟(一)、(五)中的預浸料包括樹脂和增強纖維，其中樹脂選用環氧樹脂體系、不飽和聚酯樹脂或酚醛樹脂；增強纖維選用碳纖維及其碳布，或玻璃纖維及其玻璃布。
7.根據權利要求1或6所述的一種大尺寸薄壁泡沫夾層結構的制備方法，其特征在于:所述步驟(一)、(五)中預浸料的鋪層方式為鋪層角度(90° /0° )n，其中η為正整數，η > 4。
8.根據權利要求1所述的一種大尺寸薄壁泡沫夾層結構的制備方法，其特征在于:所述步驟(二)、1(三)、(四)中粘接采用的粘接劑為J-135或J-22膠粘劑。
9.根據權利要求1所述的一種大尺寸薄壁泡沫夾層結構的制備方法，其特征在于:所述步驟(三)中的泡沫為酚醛樹脂泡沫、聚酰胺樹脂泡沫或PMI泡沫。
10.根據權利要求1所述的一種大尺寸薄壁泡沫夾層結構的制備方法，其特征在于:所述步驟(一)、(五)中的內蒙皮單元、外蒙皮固化過程如下:首先抽真空，當真空表壓(-0.09MPa后開始升溫，升溫速率控制在20?60°C /h,至90?160°C之間保溫20?40min，然后加壓控制壓力為O?0.6MPa，之后繼續升溫，控制固化溫度為120?180°C保溫3?8小時后自然降至80°C以下取出產品，完成固化。
11.根據權利要求2所述的一種大尺寸薄壁泡沫夾層結構的制備方法，其特征在于:所述對內蒙皮單元的邊緣搭接處進行局部補強中的固化過程如下:首先抽真空，當真空表壓(-0.09MPa后開始升溫，升溫速率控制在20?60°C /h，至90?160°C之間保溫20?40min后繼續升溫，控制固化溫度為120?180°C保溫3?8小時后自然降至80°C以下取出產品，完成固化。
12.根據權利要求1所述的一種大尺寸薄壁泡沫夾層結構的制備方法，其特征在于:所述內蒙皮、夕卜蒙皮的厚度> I.5mm。
13.根據權利要求1所述的一種大尺寸薄壁泡沫夾層結構的制備方法，其特征在于:所述步驟(三)中將泡沫板粘接在內蒙皮外表面，并對泡沫板接縫間隙進行修補。
14.根據權利要求1所述的一種大尺寸薄壁泡沫夾層結構的制備方法，其特征在于:所述步驟(五)中鋪設的輔助材料為氟四布和透氣膜，然后再使用鋁板壓緊、固定并使用透氣氈進行包覆，最后制作密封袋將內、外蒙皮密封、抽真空，之后放入烘箱固化。
15.權利要求1-6，8-14所述的一種大尺寸薄壁泡沫夾層結構的制備方法得到的泡沫夾層結構的應用，其特征在于:用作風道。
【文檔編號】B29C65/52GK104275804SQ201410228454
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年5月27日 優先權日:2014年5月27日
【發明者】孫寶崗, 秦德輝, 劉千, 譚朝元, 梁馨, 宋朝暉, 程雷, 湯波, 王新, 王磊 申請人:航天材料及工藝研究所, 中國運載火箭技術研究院