一种各向同性的树脂基复合材料制备方法及多向压缩模具与流程

本发明属于复合材料，具体涉及一种各向同性的树脂基复合材料制备方法及多向压缩模具。

背景技术：

1、树脂基纤维增强复合材料具有高强度、高模量和耐高温及密度低和制造方便等一系列优点，是现代航空航天工业最重要的基础材料之一。大多数情况下复合材料都是各向异性的，对于大多数受力方向一定的场合，各向异性复材将会展示出比金属材料更佳的性能。单有时也需要一些各向同性的功能性复材，通常的做法是将平面的单向布、毡进行铺叠，并通过针刺工艺对其进行z向针刺，使毡中的部分短纤维被刺入布中和其它毡层中，使纤维团中的纤维具有多方向分布，浸胶固化后成为准三维结构。然而这种复材并非真正的各向同性，只是在各方向都有一定的强度，对于一些特定的具体结构还是非常好用，但作为通用材料，由于其并非真正各向同性，某些场合并不能很好的适用，特别是对于复杂曲面，材料各向同性非常重要。然而现有的复材生产工艺还无法生产各向同性的高纤维密度的复合材料。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种各向同性的树脂基复合材料制备方法及多向压缩模具，以解决现有技术无法生产各向同性的高纤维密度的复合材料的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种各向同性的树脂基复合材料制备方法，包括：

4、获取多种长度不同和纤维材料不同的短切丝纤维，混合得到待压缩各向分布均匀的短切纤维团；

5、对待压缩各向短切纤维进行浸胶处理；

6、对浸胶处理后的待压缩各向短切纤维采用球面等静压缩或多向逐级压缩得到各向同性的树脂基复合材料。

7、进一步的，短切丝纤维材料为碳纤维、石英纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、芳纶纤维、pbo纤维或peek纤维中的一种或多种。

8、进一步的，短切丝纤维为螺旋状，单根短切丝纤维的螺距为螺旋轮廓直径的0.5～1.5倍、总螺旋角约为1π～4π。

9、进一步的，对待压缩各向短切纤维进行浸胶处理包括预浸胶或压缩过程中通过浸胶管注入。

10、进一步的，采用球面等静压缩包括以下步骤：

11、将各向分布均匀的短切纤维装入球形网袋并做成松弛的球体，埋设抽气管接头和浸胶管接头后用真空膜包覆球体；置入气压釜或液压釜内先给球体外加压0.1～1mpa的压力并用真空泵对球体内抽真空，待球体被压紧后给球体内注入基体树脂胶液；随后将球外的压力增加到1.5～5mpa并将温度升高到树脂的固化温度，按树脂的固化时间保温保压后减压降温，得到球形的各向同性的树脂基复合材料。

12、进一步的，真空膜为弹性膜，使用两片大的膜外加真空粘条对纤维球体直接包裹，或采用球形缠绕机用高弹性带真空膜对松弛的各向同性短切纤维球体进行密封缠绕。

13、进一步的，采用多向逐级压缩包括以下步骤：

14、采用三轴六向压缩模具或三轴三向压缩模具，将称量好的预浸胶短切纤维均匀的装入压缩模具，然后依次启动各向压缩，且保证各向的压缩比相同，将预浸胶短切玻璃纤维压实，按树脂的固化条件保温保压一段时间后自然降温，打开压缩模具得到各向同性的树脂基复合材料块料。

15、用于各向同性的树脂基复合材料制备方法的多向压缩模具，其特征在于，包括六个方向或三个方向的压力头，每个方向压力头都包含有一组多层套装的多个压力头；每组套装的压力头除的最内侧压力头是矩形，其它压力头都是厚壁矩管形状，每个压力头都由一个独立的液压缸驱动。

16、进一步的，每个压力头和压缩模具的三个完整的型腔平面都安装有加热装置。

17、与现有技术相比，本发明有以下技术效果：

18、本发明所制成的树脂基纤维增强复合材料具有各向同性的特点，可以作为通用材料进行大量生产，通过后期的机械加工成为任意形状的零部件去满足不同的要求。

技术特征：

1.一种各向同性的树脂基复合材料制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种各向同性的树脂基复合材料制备方法，其特征在于，短切丝纤维材料为碳纤维、石英纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、芳纶纤维、pbo纤维或peek纤维中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种各向同性的树脂基复合材料制备方法，其特征在于，短切丝纤维为螺旋状，单根短切丝纤维的螺距为螺旋轮廓直径的0.5～1.5倍、总螺旋角约为1π～4π。

4.根据权利要求1所述的一种各向同性的树脂基复合材料制备方法，其特征在于，对待压缩各向短切纤维进行浸胶处理包括预浸胶或压缩过程中通过浸胶管注入。

5.根据权利要求1所述的一种各向同性的树脂基复合材料制备方法，其特征在于，采用球面等静压缩包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种各向同性的树脂基复合材料制备方法，其特征在于，真空膜为弹性膜，使用两片大的膜外加真空粘条对纤维球体直接包裹，或采用球形缠绕机用高弹性带真空膜对松弛的各向同性短切纤维球体进行密封缠绕。

7.根据权利要求1所述的一种各向同性的树脂基复合材料制备方法，其特征在于，采用多向逐级压缩包括以下步骤：

8.用于如权利要求7所述的各向同性的树脂基复合材料制备方法的多向压缩模具，其特征在于，包括六个方向或三个方向的压力头，每个方向压力头都包含有一组多层套装的多个压力头；每组套装的压力头除的最内侧压力头是矩形，其它压力头都是厚壁矩管形状，每个压力头都由一个独立的液压缸驱动。

9.根据权利要求8所述的多向压缩模具，其特征在于，每个压力头和压缩模具的三个完整的型腔平面都安装有加热装置。

技术总结一种各向同性的树脂基复合材料制备方法及多向压缩模具，包括：获取多种长度不同和纤维材料不同的短切丝纤维，混合得到待压缩各向短切纤维；对待压缩各向短切纤维进行浸胶处理；对浸胶处理后的待压缩各向短切纤维采用球面等静压缩或多向逐级压缩得到各向同性的树脂基复合材料。本发明所制成的树脂基纤维增强复合材料具有各向同性的特点，可以作为通用材料进行大量生产，通过后期的机械加工成为任意形状的零部件去满足不同的要求。技术研发人员：吉少波,谭鑫,雷翔,胡国斌,李杰,李凤珍,朱晓军受保护的技术使用者：西安英利科电气科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/11