碳纖維與玻璃纖維并用的增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及碳纖維與玻璃纖維并用的增強(qiáng)復(fù)合材料 的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著樹脂基復(fù)合材料的普及和應(yīng)用，越來越多的領(lǐng)域開始應(yīng)用樹脂基復(fù)合材料， 而單純的樹脂類材料使用價(jià)值有限，所以需要在樹脂類材料中加入增強(qiáng)的纖維，以保證樹 脂基復(fù)合材料具有較好的強(qiáng)度。所以現(xiàn)有技術(shù)中，常用的兩種樹脂基復(fù)合材料為玻璃纖維 增強(qiáng)復(fù)合材料與碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。然而，隨著樹脂基復(fù)合材料在結(jié)構(gòu)件制造上的應(yīng)用， 玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料已經(jīng)不能滿足結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求，盡管造價(jià)較低，但結(jié)構(gòu)件在 使用中，因承載能力差，所以特別容易變形，而碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，盡管能滿足結(jié)構(gòu)件的 設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求，但其成本太高。所以現(xiàn)有技術(shù)中，樹脂基復(fù)合材料的性價(jià)比較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為解決現(xiàn)有技術(shù)中玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料與碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的性價(jià)比較差 的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種碳纖維與玻璃纖維并用增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法，使增強(qiáng)后 的樹脂基復(fù)合材料具有較高的性價(jià)比。
[0004] 碳纖維與玻璃纖維并用增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：
[0005] a.調(diào)配基體材料：按基體材料的配比，即重量份為1?15%碳纖維、45?70%玻 璃纖維、30?45%樹脂，各種材料的重量份和為100%，將各組份稱量在一起混合均勻即為基 體材料；
[0006] b.預(yù)浸料制備：選用玻璃纖維織物和碳纖維織物作為承載體，分別在玻璃纖維織 物、碳纖維織物上刷涂步驟a中所調(diào)配的基體材料，經(jīng)干燥之后即為預(yù)浸料(毛料）；
[0007] C.模具噴涂脫模劑：在模具上噴涂脫模劑；
[0008] d.預(yù)浸料的鋪疊：將裁剪好的玻璃纖維織物預(yù)浸料與碳纖維織物預(yù)浸料，按玻璃 纖維織物預(yù)浸料與碳纖維織物預(yù)浸料層數(shù)的配比與鋪疊設(shè)計(jì)，鋪疊在模具上；
[0009] e.模壓成型：在模壓機(jī)上，對模具進(jìn)行合模加壓、加熱壓制；
[0010] f.脫模：將成型后的復(fù)合材料零件從模具上取下即可。
[0011] 作為本發(fā)明的重要改進(jìn)，步驟a中的基體材料的配比可以如下選擇：2?10%的碳 纖維、53?61%的玻璃纖維、36?40%的樹脂。按此范圍調(diào)配基體材料可以使最終的產(chǎn)品 具有更好的性價(jià)比，即強(qiáng)度滿足了結(jié)構(gòu)件的需求，同時(shí)造價(jià)相對較低。
[0012] 本發(fā)明步驟b中的毛料處理與鋪疊中，毛料如為預(yù)浸料，也就是將玻璃纖維織物 和碳纖維織物采用涂膠機(jī)進(jìn)行刷涂基體材料，然后將干燥后的玻璃纖維織物預(yù)浸料與碳纖 維織物預(yù)浸料裁剪成零件毛料，按玻璃纖維織物預(yù)浸料與碳纖維織物預(yù)浸料的層數(shù)配比與 鋪疊設(shè)計(jì)，鋪疊在模具上進(jìn)行壓制。
[0013] 本發(fā)明步驟b中的毛料處理與鋪疊中，毛料如為非預(yù)浸料，則將玻璃纖維織物與 碳纖維織物剪裁成零件毛料，并按玻璃纖維織物與碳纖維織物的層數(shù)配比與鋪疊設(shè)計(jì)，在 涂有脫模劑的模具上進(jìn)行鋪疊，每鋪一層刷涂一層基體材料，直至鋪疊完成之后，進(jìn)行袋壓 成型。
[0014] 本發(fā)明步驟c中的成型方式可以選用：袋壓成型方法、熱壓罐成型方法、模壓成型 方法、RMT成型方法。
[0015] 本發(fā)明利用碳纖維、玻璃纖維、樹脂制成的基體材料，并分別刷涂在玻璃纖維織物 和碳纖維織物上、經(jīng)鋪疊后成型即可得到碳纖維與玻璃纖維并用的增強(qiáng)復(fù)合材料，所制得 的復(fù)合材料質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高、比模量高、耐疲勞、耐腐蝕、耐高溫和尺寸穩(wěn)定性好。用本方 法制得的產(chǎn)品具有較高的性價(jià)比，且本方法工序少，操作簡單，具有較高的市場推廣和應(yīng)用 價(jià)值。碳纖維與玻璃纖維并用增強(qiáng)復(fù)合材料還可以大幅度降低純玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料零 件的重量，極大提高航天、航空飛行器的承載能力。
【具體實(shí)施方式】：
[0016] 在對樹脂類復(fù)合材料進(jìn)行增強(qiáng)時(shí)，拉伸強(qiáng)度、拉伸彈性模量、彎曲強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度 是主要考量的技術(shù)指標(biāo)，為此本發(fā)明測量了純玻璃纖維增強(qiáng)樹脂類復(fù)合材料的上述四個(gè)指 標(biāo)，還對加入了碳纖維、玻璃纖維并用的增強(qiáng)復(fù)合材料的上述四個(gè)指標(biāo)進(jìn)行了測試，測試的 相關(guān)情況如下：
[0017] 測試方法：根據(jù)拉伸強(qiáng)度、拉伸彈性模量、彎曲強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度這四個(gè)技術(shù)指標(biāo)的 國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)中的測量方法進(jìn)行測量。
[0018] 參數(shù)設(shè)置：純玻璃纖維增強(qiáng)樹脂類復(fù)合材料時(shí)，玻璃纖維的重量份為55%，樹脂類 材料的重量份為45%，對制得的產(chǎn)品的各指標(biāo)進(jìn)行了 5次測量取其平均值記入下表；還對加 入了碳纖維、玻璃纖維并用的增強(qiáng)復(fù)合材料的上述四個(gè)指標(biāo)進(jìn)行了測試，其中玻璃纖維的 重量份為51%，樹脂類材料的重量份為45%，碳纖維重量份為4%，對制得的產(chǎn)品的各指標(biāo)進(jìn) 行了 5次測量取其平均值記入下表。
[0019]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 碳纖維與玻璃纖維并用增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟： a. 調(diào)配基體材料：按基體材料的配比，即重量份為1?15%碳纖維、45?70%玻璃纖 維、30?45%樹脂，各種材料的重量份和為100%，將各組份稱量在一起混合均勻即為基體材 料； b. 預(yù)浸料制備：選用玻璃纖維織物和碳纖維織物作為承載體，分別在玻璃纖維織物、 碳纖維織物上刷涂步驟a中所調(diào)配的基體材料，經(jīng)干燥之后即為預(yù)浸料(毛料）； c. 模具噴涂脫模劑：在模具上噴涂脫模劑； d. 預(yù)浸料的鋪疊：將裁剪好的玻璃纖維織物預(yù)浸料與碳纖維織物預(yù)浸料，按玻璃纖維 織物預(yù)浸料與碳纖維織物預(yù)浸料層數(shù)的配比與鋪疊設(shè)計(jì)，鋪疊在模具上； e. 模壓成型：在模壓機(jī)上，對模具進(jìn)行合模加壓、加熱壓制； f. 脫模：將成型后的復(fù)合材料零件從模具上取下即可。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維與玻璃纖維并用增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法，其特征在 于：步驟a中的基體材料的配比可以如下選擇：2?10%的碳纖維、53?61%的玻璃纖維、 36?40%的樹脂。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的碳纖維與玻璃纖維并用增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法，其 特征在于：步驟b中的毛料處理與鋪疊中，毛料如為預(yù)浸料，也就是將玻璃纖維織物和碳纖 維織物采用涂膠機(jī)進(jìn)行刷涂基體材料，然后將干燥后的玻璃纖維織物預(yù)浸料與碳纖維織物 預(yù)浸料裁剪成零件毛料，按玻璃纖維織物預(yù)浸料與碳纖維織物預(yù)浸料的層數(shù)配比與鋪疊設(shè) 計(jì)，鋪疊在模具上進(jìn)行壓制。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的碳纖維與玻璃纖維并用增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法，其特 征在于：步驟b中的毛料處理與鋪疊中，毛料如為非預(yù)浸料，則將玻璃纖維織物與碳纖維織 物剪裁成零件毛料，并按玻璃纖維織物與碳纖維織物的層數(shù)配比與鋪疊設(shè)計(jì)，在涂有脫模 劑的模具上進(jìn)行鋪疊，每鋪一層刷涂一層基體材料，直至鋪疊完成之后，進(jìn)行袋壓成型。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的碳纖維與玻璃纖維并用增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法，其特 征在于：本發(fā)明步驟c中的成型方式選用袋壓成型方法
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的碳纖維與玻璃纖維并用增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法，其特 征在于：本發(fā)明步驟c中的成型方式選用熱壓罐成型方法
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的碳纖維與玻璃纖維并用增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法，其特 征在于：本發(fā)明步驟c中的成型方式選用模壓成型方法
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的碳纖維與玻璃纖維并用增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法，其特 征在于：本發(fā)明步驟c中的成型方式選用RMT成型方法。
【專利摘要】碳纖維與玻璃纖維并用增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法涉及復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，包括如下步驟：a.調(diào)配基體材料：按基體材料的配比，即重量份為1～15％碳纖維、45～70％玻璃纖維、30～45%樹脂，各種材料的重量份和為100%，將各組份稱量在一起混合均勻即為基體材料b.預(yù)浸料制備；c.模具噴涂脫模劑；d.預(yù)浸料的鋪疊；e.模壓成型；f.脫模。本發(fā)明所制得的復(fù)合材料質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高、比模量高、耐疲勞、耐腐蝕、耐高溫和尺寸穩(wěn)定性好；具有較高的性價(jià)比，且本方法工序少，操作簡單，具有較高的市場推廣和應(yīng)用價(jià)值，還可以大幅度降低純玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料零件的重量，極大提高航天、航空飛行器的承載能力。
【IPC分類】C08K7-06, C08L101-00, B29C70-34, C08K7-14
【公開號】CN104552974
【申請?zhí)枴緾N201310466774
【發(fā)明人】關(guān)永安, 王焱, 廖尓清, 袁繼軍, 葉貴星, 趙春霞, 韓宗輝, 崔偉濤, 劉葵
【申請人】中航貴州飛機(jī)有限責(zé)任公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2013年10月9日