一種帶端框的耐高溫復合材料艙段成型方法
【專利摘要】本發明涉及一種帶端框的耐高溫復合材料艙段成型方法，采用低溫亞胺化、高溫亞胺化和固化分段階梯加熱加壓的成型工藝，解決了聚酰亞胺復合材料固化過程中樹脂黏度高，揮發份含量高，導致的構件成形難度大、質量差的難題，減少了復合材料構件的缺陷率，提高了復合材料構件的合格率，節省了制造成本；本發明采用端框和殼體整體共固化成型技術，減少緊固件數量，實現了結構減重的目的，提高了有效載荷；本發明采用新型PMR型熱固性聚酰亞胺樹脂基體長期使用溫度高達420℃，可有效減少防熱層的厚度，實現結構減重。
【專利說明】
一種帶端框的耐高溫復合材料艙段成型方法
技術領域
[0001]本發明屬于耐高溫樹脂基復合材料技術領域，具體涉及一種帶端框的耐高溫復合材料艙段成型方法。
【背景技術】
[0002]為了提高導彈的生存能力和攻擊能力，導彈的飛行馬赫數不斷提高。高速導彈具有快速反應能力、強突防和高生存能力，可以有效地打擊高價值機動目標和時間敏感目標，在未來戰爭中的作用十分重要。高速導彈在稠密大氣層中機動飛行，將經受更加嚴重的氣動熱和大過載等復雜環境。其中，儀器艙、末修艙、彈翼等導彈重要組成部段，處在低熱流、長時間加熱的惡劣環境中，表面溫度短時高達400°C以上，傳統的碳/環氧復合材料及碳/雙馬復合材料已無法滿足其使用要求。目前，為了滿足彈體耐熱、承載的要求，大量使用鈦合金構件代替碳/環氧復合材料及碳/雙馬復合材料，或者在原有的碳/環氧復合材料及碳/雙馬復合材料表面增加防熱層的厚度，這將大幅度增加彈體重量，降低彈體機動性能，結構耐熱和輕質化難題相當突出。
[0003]纖維增強熱固性聚酰亞胺樹脂基復合材料具有輕質、耐高溫、耐低溫、耐輻射、耐腐蝕、化學穩定、力學性能優異等優點。20世紀70-80年代美國NASA研制成功的一類易于加工成型的PMR型熱固性聚酰亞胺樹脂PMR-15。克服了熱塑性聚酰亞胺樹脂不溶不熔，難于加工成型的技術難點，已經取得了長足的發展和實際應用。為了提高聚酰亞胺復合材料的耐熱氧化穩定性，美國隨后又研制成功了耐371°C第二代聚酰亞胺，如PMR-11-50、AFR-700B、V-CAP等產品。第二代聚酰亞胺樹脂的最低熔體黏度很大，一般在幾千Pa.s以上，而PMR-15的最低熔體黏度為200?300Pa.S。相比PMR-15樹脂，第二代聚酰亞胺樹脂的耐溫等級雖然有了很大的提高，但是降低了復合材料成型工藝性，對擴大其工程應用造成了阻礙。盡管如此，由于其具有優異的耐高溫性能、機械性能、介電性能等綜合性能國外的聚酰亞胺復合材料已經在導彈的彈體、彈翼、進氣道、整流罩、鼻錐、尾翼、天線罩、航空發動機上的壓氣機靜子結構、進氣道、輪壓氣機進氣道等高溫部段上的到了實際應用。更高的耐420°C的聚酰亞胺復合材料在國外也處于研制階段，并實行了嚴格技術保密，未見其應用的相關報道。國內耐溫等級為370°C的聚酰亞胺復合材料的應用研究處于初期階段，耐420°C聚酰亞胺復合材料應用尚屬空白。
[0004]作為一種新型帶端框的耐420°C高溫聚酰亞胺復合材料艙段，成型中涉及到材料、工藝、鋪層設計等多方面的問題，且構件整體成型的研究目前尚缺乏，因此要研制結構/防熱一體化的輕質耐420°C高溫聚酰亞胺帶端框艙段，尚需在成型工藝上實現突破。
【發明內容】
[0005]本發明的技術解決問題是:克服現有技術的不足，提供一種帶端框的耐高溫復合材料艙段的成型方法，采用低溫亞胺化、高溫亞胺化和固化分段階梯加熱加壓的成型工藝，解決了聚酰亞胺復合材料固化過程中樹脂黏度高，揮發份含量高，導致的構件成形難度大、質量差的難題，減少了復合材料構件的缺陷率，提高了復合材料構件的合格率，節省了制造成本，有效減少防熱層的厚度，實現結構減重。
[0006]本發明的技術解決方案是:一種帶端框的耐高溫復合材料艙段的成型方法，通過以下步驟實現:
[0007](I)、制造帶端框艙段成型模具和制備預浸料，所述成型模具包括端框亞胺化模具和艙段整體成型模具；
[0008](2)、端框和艙段蒙皮鋪層:分別在端框亞胺化模具和艙段整體成型模具上利用步驟(I)制備的預浸料進行鋪層；
[0009](3)、端框、蒙皮低溫亞胺化:分別在鋪層好的端框模具和艙段整體成型模具預浸料上依次包覆隔離材料、吸膠材料、透氣材料和密封材料四種輔助材料，將包覆好輔助材料的端框模具和艙段整體成型模具同時在熱壓罐中進行低溫亞胺化得到端框預成型體和蒙皮預成型體，亞胺化溫度為120°C?150°C ;
[0010](4)、去除步驟(3)低溫亞胺化得到的蒙皮預成型體和端框預成型體表面的輔助材料，將端框預成型體脫模后放置在還位于艙段整體成型模具上的蒙皮鋪層之上，對端框和蒙皮的組合體進行鋪層；
[0011](5)艙段高溫亞胺化:將步驟(4)中艙段整體成型模具上鋪層好的端框和蒙皮組合體依次包覆好步驟(3)所述的四種輔助材料后在熱壓罐中進行高溫亞胺化得到艙段預成型體，高溫亞胺化溫度為170°C?230°C ；
[0012](6)艙段固化:拆除步驟(5)中的輔助材料后，將步驟(5)得到的艙段預成型體上重新包覆輔助材料進行熱壓罐固化，固化溫度為340°C-400°C ；
[0013](7)艙段高溫后處理，將固化完成后脫模的帶端框艙段在烘箱中進行高溫后處理，所述后處理溫度為370?450 °C。
[0014]所述步驟(I)中預浸料采用樹脂浸漬增強體而成，所述增強體采用碳纖維、玻璃纖維或石英纖維，所述樹脂采用苯乙炔基苯酐PEPA為封端劑的PMR型熱固性聚酰亞胺樹脂，且其玻璃化轉變溫度Tg多450 °C。
[0015]所述預浸料為單向纖維增強預浸料、纖維織物增強預浸料或單向纖維增強預浸料和纖維織物增強預浸料混雜。
[0016]所述步驟(3)中在熱壓罐內低溫亞胺化時，升溫速率為20?40°C/h，亞胺化壓力在0.2MPa?0.6MPa，亞胺化時間 0.5h?I.5h。
[0017]所述步驟(5)中在熱壓罐內高溫亞胺化時，升溫速率為20?40°C/h，亞胺化壓力為0.4MPa?0.8MPa，亞胺化時間為0.5h?I.5h。
[0018]所述步驟(6)中在熱壓罐內固化時，固化時間為3h_8h，固化壓力I.2MPa_2MPa。
[0019]所述步驟(7)中后處理時，時間為I?I Oh。
[0020]本發明與現有技術相比有益效果為:
[0021](I)本發明采用低溫亞胺化、高溫亞胺化和固化分段階梯加熱加壓的成型，解決了聚酰亞胺復合材料固化過程中樹脂黏度高、揮發份含量高而導致的構件成形難度大、質量差的難題，提高了復合材料構件的合格率；
[0022](2)本發明采用端框和蒙皮熱壓罐整體共固化成型技術，減少了緊固件數量，實現了結構減重的目的，提高了有效載荷；
[0023](3)本發明采用新型PMR型熱固性聚酰亞胺樹脂基體長期使用溫度高達420°C，可有效減少防熱層的厚度，實現結構減重。
[0024](4)本發明采用高溫后處理工藝，提高了艙段的高溫承載能力和可靠性。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發明帶端框的復合材料艙段結構示意圖；
[0026]圖2為本發明帶端框的復合材料艙段A向示意圖；
[0027]圖3為本發明工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0028]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:
[0029]圖1為本發明帶端框的耐高溫復合材料艙段的結構示意圖，圖2為A向視圖。本發明耐高溫復合材料艙段由上下端框和蒙皮組成。
[0030]為了解決聚酰亞胺復合材料固化過程中樹脂黏度高、揮發份含量高而導致的構件成形難度大、質量差的難題，采用了低溫亞胺化、高溫亞胺化和固化分段階梯加熱加壓的成型工藝，提高復合材料艙段的成型質量，并結合高溫后處理工藝，提高艙段的高溫承載能力和可靠性。同時采用端框和蒙皮熱壓罐整體共固化方案，減少緊固件數量，實現結構減重。
[0031]本發明的成型工藝流程如圖3所示，包括以下步驟:
[0032](I)模具制造
[0033]帶端框的耐高溫復合材料艙段成型模具包括端框亞胺化模具和艙段整體成型模具，本實施例中，結合圖1和圖2所示的艙段結構形式，端框亞胺化模具由陽模和周向分塊陰模組成;艙段整體成型模具由芯模、陽模、分塊陰模和上下壓環組成。
[0034](2)制備預浸料
[0035]預浸料采用的樹脂體系為以苯乙炔基苯酐PEPA為封端劑的PMR型熱固性聚酰亞胺樹脂，增強體為碳纖維、玻璃纖維或石英纖維，預浸料可以單向纖維增強預浸料、纖維織物增強預浸料或單向纖維增強預浸料和織物增強預浸料混雜。
[0036](3)端框和艙段蒙皮一次鋪層
[0037]根據制品所需厚度及曲率要求，對鋪層角度進行工藝設計，將預浸料自動下料成不同角度的料塊，分別在端框亞胺化模具和艙段整體模具上進行鋪層；
[0038](4)端框、蒙皮低溫亞胺化
[0039]將一次鋪層完的端框、蒙皮的成型模具包覆好輔助材料后在熱壓罐中進行低溫亞胺化，升溫速率為20?40°C/h，亞胺化溫度為120°C?150°C，亞胺化壓力在0.2MPa?0.6MPa，亞胺化時間0.5h?1.5h。;
[0040](5)端框和艙段蒙皮二次鋪層
[0041]將低溫亞胺化得到的端框預成型體脫模后放置在蒙皮鋪層之上，在艙段整體成型模上繼續進行端框和蒙皮鋪層；
[0042](6)艙段高溫亞胺化
[0043]將二次鋪層完的端框和蒙皮組合艙段整體成型模具包覆好輔助材料后在熱壓罐中進行高溫亞胺化，升溫速率為20?40°C/h，高溫亞胺化溫度為170°C?230°C，亞胺化壓力為0.4MPa?0.8MPa，亞胺化時間為0.5h?I.5h ；
[0044](7)艙段固化
[0045]拆除高溫亞胺化后制品表面包覆的輔助材料后，將得到的艙段預成型體重新包覆高溫輔助材料進行熱壓罐固化，固化溫度為340°C-400°C，固化時間為3h-8h，固化壓力1.2MPa-2MPa；
[0046](8)艙段高溫后處理
[0047]將固化完成后脫模的帶端框艙段在烘箱中進行高溫后處理，后處理溫度為370?450°C，時間為I?10h。
[0048]以下結合具體實施例來進一步詳細說明本發明。
[0049]實施例1
[0050]端框和蒙皮材料均采用MT300/904單向帶和織物預浸料混合鋪層，預浸料采用溶液法制備，其中單向帶預浸料含膠量47 ± 3 %，面密度165 土 5g/m2，厚度0.15mm;MT300/904織物預浸料，含膠量47 ± 3 %，面密度275 土 5g/m2，厚度0.27mm。
[0051 ]采用自動下料機按照鋪層和尺寸要求進行下料后，按設計鋪層角度將多層端框和蒙皮預浸料逐層鋪放在端框亞胺化模具和艙段整體成型模具上，其中端框鋪層為[+45/-45/碳布/0/碳布/O2/碳布/0 ] 2s，蒙皮鋪層為[+45/-45/碳布/0/碳布]s (碳布表示織物預浸料)，制得復合材料預浸料疊層，制得復合材料預浸料疊層后進行聚四氟乙烯玻璃布、玻璃布、透氣氈和真空袋等輔助材料包覆，然后采用熱壓罐成型方式進行低溫亞胺化，低溫亞胺化時，真空表壓不大于-0.097MPa，升溫速率20 °C/h，溫度升至120 °C時加壓至0.2MPa，保溫1.5h，隨后以30°C-50°C/h降溫速率降溫至60°C以下亞胺化完成，降至室溫后將端框脫模后，整體鋪覆至艙段蒙皮外表面相應位置，然后繼續在艙段整體成型模具上進行蒙皮和端框鋪層，將二次鋪層完的端框和蒙皮組合艙段整體成型模具包覆好聚四氟乙烯玻璃布、玻璃布、透氣氈和真空袋等輔助材料后在熱壓罐中進行高溫亞胺化，升溫速率20 °C /h，高溫亞胺化溫度升為170 °C，亞胺化壓力為0.4MPa，亞胺化時間為1.5h。
[0052]去除高溫亞胺化后制品表面包覆的輔助材料后，將得到的艙段預成型體重新包覆聚四氟乙烯玻璃布、玻璃布、透氣氈和真空袋等輔助材料進行熱壓罐固化，固化溫度為340°C，固化時間為8h，固化壓力1.2MPa。固化完成后將脫模的帶端框艙段放置在烘箱中進行高溫后處理，后處理溫度為370°C，時間為10h。后處理后的艙段進行無損檢測，艙段缺陷面積占總面積的1.02%，滿足使用要求，根據后續使用需求進行小零件裝配和端面加工等工序得到最終制品，制品可在420 0C長時(20min?30min)使用。
[0053]實施例2
[0054]端框和蒙皮材料均采用MT300/904單向帶和織物預浸料混合鋪層，預浸料采用溶液法制備，其中單向帶預浸料含膠量47 ± 3 %，面密度165 土 5g/m2，厚度0.15mm;MT300/904織物預浸料，含膠量47 ± 3 %，面密度275 土 5g/m2，厚度0.27mm。
[0055]采用自動下料機按照鋪層和尺寸要求進行下料后，按設計鋪層角度將多層端框和蒙皮預浸料逐層鋪放在端框亞胺化模具和艙段整體成型模具上，其中端框鋪層為[+45/-45/碳布/0/碳布/O2/碳布/0 ] 2s，蒙皮鋪層為[+45/-45/碳布/0/碳布]s (碳布表示織物預浸料)，制得復合材料預浸料疊層，制得復合材料預浸料疊層后進行聚四氟乙烯玻璃布、玻璃布、透氣氈和真空袋等輔助材料包覆，然后采用熱壓罐成型方式進行低溫亞胺化，低溫亞胺化時，真空表壓不大于-0.097MPa，升溫速率30 °C/h，溫度升至135 °C時加壓至0.4MPa，保溫lh，隨后以30°C-50°C/h降溫速率降溫至60°C以下亞胺化完成，降至室溫后將端框脫模后，整體鋪覆至艙段蒙皮外表面相應位置，然后繼續在艙段整體成型模具上進行蒙皮和端框鋪層，將二次鋪層完的端框和蒙皮組合艙段整體成型模具包覆好聚四氟乙烯玻璃布、玻璃布、透氣氈和真空袋等輔助材料后在熱壓罐中進行高溫亞胺化，升溫速率30°C/h，高溫亞胺化溫度升為200°C，亞胺化壓力為0.6MPa，亞胺化時間為Ih。
[0056]去除高溫亞胺化后制品表面包覆的輔助材料后，將得到的艙段預成型體重新包覆聚四氟乙烯玻璃布、玻璃布、透氣氈和真空袋等輔助材料進行熱壓罐固化，固化溫度為370°C，固化時間為5h，固化壓力1.6MPa。固化完成后將脫模的帶端框艙段放置在烘箱中進行高溫后處理，后處理溫度為400°C，時間為2h。后處理后的艙段進行無損檢測，艙段缺陷面積占總面積的1.58%，滿足使用要求，根據后續使用需求進行小零件裝配和端面加工等工序得到最終制品，制品可在420 °C長時(20?30min)使用。
[0057]實施例3
[0058]端框和蒙皮材料均采用MT300/904單向帶和織物預浸料混合鋪層，預浸料采用溶液法制備，其中單向帶預浸料含膠量47 ± 3 %，面密度165 土 5g/m2，厚度0.15mm;MT300/904織物預浸料，含膠量47 ± 3 %，面密度275 土 5g/m2，厚度0.27mm。
[0059]采用自動下料機按照鋪層和尺寸要求進行下料后，按設計鋪層角度將多層端框和蒙皮預浸料逐層鋪放在端框亞胺化模具和艙段整體成型模具上，其中端框鋪層為[+45/-45/碳布/0/碳布/O2/碳布/0 ] 2s，蒙皮鋪層為[+45/-45/碳布/0/碳布]s (碳布表示織物預浸料)，制得復合材料預浸料疊層，制得復合材料預浸料疊層后進行聚四氟乙烯玻璃布、玻璃布、透氣氈和真空袋等輔助材料包覆，然后采用熱壓罐成型方式進行低溫亞胺化，低溫亞胺化時，真空表壓不大于-0.097MPa，升溫速率40 °C/h，溫度升至150 °C時加壓至0.6MPa，保溫30min，隨后以30°C-50°C/h降溫速率降溫至60°C以下亞胺化完成，降至室溫后將端框脫模后，整體鋪覆至艙段蒙皮外表面相應位置，然后繼續在艙段整體成型模具上進行蒙皮和端框鋪層，將二次鋪層完的端框和蒙皮組合艙段整體成型模具包覆好聚四氟乙烯玻璃布、玻璃布、透氣氈和真空袋等輔助材料后在熱壓罐中進行高溫亞胺化，升溫速率40 °C /h，高溫亞胺化溫度升為230°C，亞胺化壓力為0.8MPa，亞胺化時間為30min。
[0060]去除高溫亞胺化后制品表面包覆的輔助材料后，將得到的艙段預成型體重新包覆聚四氟乙烯玻璃布、玻璃布、透氣氈和真空袋等輔助材料進行熱壓罐固化，固化溫度為400°C，固化時間為3h，固化壓力2MPa。固化完成后將脫模的帶端框艙段放置在烘箱中進行高溫后處理，后處理溫度為450°C，時間為lh。后處理后的艙段進行無損檢測，艙段缺陷面積占總面積的1.10%，滿足使用要求，根據后續使用需求進行小零件裝配和端面加工等工序得到最終制品，制品可在430 °C長時(20?30min)使用。
[0061 ] 實施例4
[0062]端框和蒙皮材料均采用MT300/904單向帶預浸料，預浸料采用溶液法制備，其中預浸料含膠量47 ± 3 %，面密度165 ± 5g/m2，厚度0.15mm。
[0063]采用自動下料機按照鋪層和尺寸要求進行下料后，按設計鋪層角度將多層端框和蒙皮預浸料逐層鋪放在端框亞胺化模具和艙段整體成型模具上，其中端框鋪層為[+45/-45/0/90/02/90/03/90/0 ] 2s，蒙皮鋪層為[+45/-45/0/90/02/90 ] s，制得復合材料預浸料疊層，制得復合材料預浸料疊層后進行聚四氟乙烯玻璃布、玻璃布、透氣氈和真空袋等輔助材料包覆，然后采用熱壓罐成型方式進行低溫亞胺化，低溫亞胺化時，真空表壓不大于-0.097MPa，升溫速率20 V/h，溫度升至120 V時加壓至0.2MPa，保溫1.5h，隨后以30 °C -50 °C /h降溫速率降溫至60°C以下亞胺化完成，降至室溫后將端框脫模后，整體鋪覆至艙段蒙皮外表面相應位置，然后繼續在艙段整體成型模具上進行蒙皮和端框鋪層，將二次鋪層完的端框和蒙皮組合艙段整體成型模具包覆好聚四氟乙烯玻璃布、玻璃布、透氣氈和真空袋等輔助材料后在熱壓罐中進行高溫亞胺化，升溫速率30°C/h，高溫亞胺化溫度升為170°C，亞胺化壓力為0.4MPa，亞胺化時間為I.5h。
[0064]去除高溫亞胺化后制品表面包覆的輔助材料后，將得到的艙段預成型體重新包覆聚四氟乙烯玻璃布、玻璃布、透氣氈和真空袋等輔助材料進行熱壓罐固化，固化溫度為340°C，固化時間為8h，固化壓力1.2MPa。固化完成后將脫模的帶端框艙段放置在烘箱中進行高溫后處理，后處理溫度為370°C，時間為10h。后處理后的艙段進行無損檢測，艙段缺陷面積占總面積的2.34%，滿足使用要求，根據后續使用需求進行小零件裝配和端面加工等工序得到最終制品，制品可在420 °C長時(20?30min)使用。
[0065]實施例5
[0066]端框和蒙皮材料均采用SW280/904玻璃纖維織物增強預浸料，預浸料采用溶液法制備，其中預浸料含膠量45 ± 3%，面密度280 土 5g/m2，厚度0.25mm。
[0067]采用自動下料機按照鋪層和尺寸要求進行下料后，按設計鋪層角度將多層端框和蒙皮預浸料逐層鋪放在端框亞胺化模具和艙段整體成型模具上，其中端框鋪層為[+45/-45/0/90/02/90/0 ]2s，蒙皮鋪層為[+45/-45/0/90/0/90] s，制得復合材料預浸料疊層，制得復合材料預浸料疊層后進行聚四氟乙烯玻璃布、玻璃布、透氣氈和真空袋等輔助材料包覆，然后采用熱壓罐成型方式進行低溫亞胺化，低溫亞胺化時，真空表壓不大于-0.097MPa，升溫速率20 0C /h，溫度升至120 0C時加壓至0.2MPa，保溫1.5h，隨后以30 °C-50 V/h降溫速率降溫至60°C以下亞胺化完成，降至室溫后將端框脫模后，整體鋪覆至艙段蒙皮外表面相應位置，然后繼續在艙段整體成型模具上進行蒙皮和端框鋪層，將二次鋪層完的端框和蒙皮組合艙段整體成型模具包覆好聚四氟乙烯玻璃布、玻璃布、透氣氈和真空袋等輔助材料后在熱壓罐中進行高溫亞胺化，升溫速率30°C/h，高溫亞胺化溫度升為170°C，亞胺化壓力為0.4MPa，亞胺化時間為1.5h。
[0068]去除高溫亞胺化后制品表面包覆的輔助材料后，將得到的艙段預成型體重新包覆聚四氟乙烯玻璃布、玻璃布、透氣氈和真空袋等輔助材料進行熱壓罐固化，固化溫度為340°C，固化時間為8h，固化壓力1.2MPa。固化完成后將脫模的帶端框艙段放置在烘箱中進行高溫后處理，后處理溫度為370°C，時間為10h。后處理后的艙段進行無損檢測，艙段缺陷面積占總面積的0.96%，滿足使用要求，根據后續使用需求進行小零件裝配和端面加工等工序得到最終制品，制品可在420 °C長時(20?30min)使用。
[0069]實施例6
[0070]端框和蒙皮材料均采用QW220/904玻璃纖維織物增強預浸料，預浸料采用溶液法制備，其中預浸料含膠量45 ± 3%，面密度280 土 5g/m2，厚度0.25mm。
[0071 ]采用自動下料機按照鋪層和尺寸要求進行下料后，按設計鋪層角度將多層端框和蒙皮預浸料逐層鋪放在端框亞胺化模具和艙段整體成型模具上，其中端框鋪層為[+45/-45/0/90/02/90/0 ]2s，蒙皮鋪層為[+45/-45/0/90/0/90] s，制得復合材料預浸料疊層，制得復合材料預浸料疊層后進行聚四氟乙烯玻璃布、玻璃布、透氣氈和真空袋等輔助材料包覆，然后采用熱壓罐成型方式進行低溫亞胺化，低溫亞胺化時，真空表壓不大于-0.097MPa，升溫速率20 0C /h，溫度升至120 0C時加壓至0.2MPa，保溫1.5h，隨后以30 °C-50 V/h降溫速率降溫至60°C以下亞胺化完成，降至室溫后將端框脫模后，整體鋪覆至艙段蒙皮外表面相應位置，然后繼續在艙段整體成型模具上進行蒙皮和端框鋪層，將二次鋪層完的端框和蒙皮組合艙段整體成型模具包覆好聚四氟乙烯玻璃布、玻璃布、透氣氈和真空袋等輔助材料后在熱壓罐中進行高溫亞胺化，升溫速率30°C/h，高溫亞胺化溫度升為170°C，亞胺化壓力為
0.4MPa，亞胺化時間為1.5h。
[0072]去除高溫亞胺化后制品表面包覆的輔助材料后，將得到的艙段預成型體重新包覆聚四氟乙烯玻璃布、玻璃布、透氣氈和真空袋等輔助材料進行熱壓罐固化，固化溫度為340°C，固化時間為8h，固化壓力1.2MPa。固化完成后將脫模的帶端框艙段放置在烘箱中進行高溫后處理，后處理溫度為370°C，時間為10h。后處理后的艙段進行無損檢測，艙段缺陷面積占總面積的0.78%，滿足使用要求，根據后續使用需求進行小零件裝配和端面加工等工序得到最終制品，制品可在420 0C長時(20?30min)使用，且兼具透波功能。
[0073]由上述實施例可以看出，采用本發明所提出的一種帶端框的耐高溫復合材料艙段成型方法所制成的整體艙段缺陷面積占總面積的百分比不超過3%。大大提高了復合材料構件的合格率。
[0074]本發明未詳細說明部分屬本領域技術人員公知常識。
【主權項】
1.一種帶端框的耐高溫復合材料艙段成型方法，其特征在于通過以下步驟實現: (1)、制造帶端框艙段成型模具和制備預浸料，所述成型模具包括端框亞胺化模具和艙段整體成型模具； (2)、端框和艙段蒙皮鋪層:分別在端框亞胺化模具和艙段整體成型模具上利用步驟(I)制備的預浸料進行鋪層； (3)、端框、蒙皮低溫亞胺化:分別在鋪層好的端框模具和艙段整體成型模具預浸料上依次包覆隔離材料、吸膠材料、透氣材料和密封材料四種輔助材料，將包覆好輔助材料的端框模具和艙段整體成型模具同時在熱壓罐中進行低溫亞胺化得到端框預成型體和蒙皮預成型體，亞胺化溫度為120°C?150°C ； (4)、去除步驟(3)低溫亞胺化得到的蒙皮預成型體和端框預成型體表面的輔助材料，將端框預成型體脫模后放置在還位于艙段整體成型模具上的蒙皮鋪層之上，對端框和蒙皮的組合體進行鋪層； (5)艙段高溫亞胺化:將步驟(4)中艙段整體成型模具上鋪層好的端框和蒙皮組合體依次包覆好步驟(3)所述的四種輔助材料后在熱壓罐中進行高溫亞胺化得到艙段預成型體，高溫亞胺化溫度為170°C?230°C ； (6)艙段固化:拆除步驟(5)中的輔助材料后，將步驟(5)得到的艙段預成型體上重新包覆輔助材料進行熱壓罐固化，固化溫度為340°C-40(TC; (7)艙段高溫后處理，將固化完成后脫模的帶端框艙段在烘箱中進行高溫后處理，所述后處理溫度為370?450°C。2.根據權利要求1所述的一種帶端框的耐高溫復合材料艙段成型方法，其特征在于:所述步驟(I)中預浸料采用樹脂浸漬增強體而成，所述增強體采用碳纖維、玻璃纖維或石英纖維，所述樹脂采用苯乙炔基苯酐PEPA為封端劑的PMR型熱固性聚酰亞胺樹脂，且其玻璃化轉變溫度Tg多450 °C。3.根據權利要求1所述的一種帶端框的耐高溫復合材料艙段成型方法，其特征在于:所述預浸料為單向纖維增強預浸料、纖維織物增強預浸料或單向纖維增強預浸料和纖維織物增強預浸料混雜。4.根據權利要求1所述的一種帶端框的耐高溫復合材料艙段成型方法，其特征在于:所述步驟(3)中在熱壓罐內低溫亞胺化時，升溫速率為20?40°C/h，亞胺化壓力在0.2MPa?0.6MPa，亞胺化時間0.5h?I.5h。5.根據權利要求1所述的一種帶端框的耐高溫復合材料艙段成型方法，其特征在于:所述步驟(5)中在熱壓罐內高溫亞胺化時，升溫速率為20?40 0C/h，亞胺化壓力為0.4MPa?0.8MPa，亞胺化時間為0.5h?I.5h。6.根據權利要求1所述的一種帶端框的耐高溫復合材料艙段成型方法，其特征在于:所述步驟(6)中在熱壓罐內固化時，固化時間為3h-8h，固化壓力I.2MPa-2MPa。7.根據權利要求1所述的一種帶端框的耐高溫復合材料艙段成型方法，其特征在于:所述步驟(7)中后處理時，時間為I?10h。
【文檔編號】B29C70/34GK105904741SQ201610237455
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月15日
【發明人】潘玲英, 趙偉棟, 劉含洋, 崔超, 郭鴻俊
【申請人】航天材料及工藝研究所, 中國運載火箭技術研究院