[发明专利]制作航空旅客座椅用碳纤维复合材料制件的方法

说明书

技术领域

本发明属于航空交通运输设备技术领域，具体涉及一种制作航空旅客座椅用碳纤维复合材料制件的方法。

背景技术

目前市场上航空旅客经济舱标准三联座座椅普遍采用合金金属材料，虽然能满足安全性能要求，但因材料较重，使得航空成本居高不下。

现有技术中有采用较轻的酚醛树脂为基体的碳纤维复合材料来制作航空旅客座椅的组成部分，如椅背骨架、扶手、餐桌板和装饰板，这些制件一般采用树脂传递模塑法制作而成，如图1所示的工艺原理图，包括如下步骤：步骤1)在模具中铺设碳纤维干布；步骤2)合模具后检查气密性，之后注入固化剂与稀释后液态酚醛树脂混合液，注射充分后，停止注射；步骤3)加热固化，开模具，去毛刺即得制件。但树脂传递模塑法在成型固化过程中酚醛树脂发生缩聚反应，在密闭的模具中产生小分子，不易排除，从而导致制件孔隙率大，降低制件力学性能；并且一般采用FRP模具，寿命较低，模具综合寿命超过3000～5000模实属罕见；固化温度也一般在160℃以上，耗费能源；树脂传递模塑法所使用的液态树脂和固化剂也都是挥发性的液体，对人体健康有害。

发明内容

因此，本发明针对现有技术中树脂传递模塑法制作的航空旅客座椅用碳纤维复合材料制件的力学性能差的技术问题，目的之一在于提供一种制作航空旅客座椅用碳纤维复合材料制件的方法，包括如下步骤：

1)将裁切好的片状的环氧树脂基碳纤维预浸料层层包裹在芯轴上，然后抽出芯轴，形成内部中空的预型体；

2)将可膨胀气袋放入步骤1)所得预型体的中空的内部，然后再将预型体放入模具中，闭合模具并锁紧，气袋内充压后，固化成型形成碳纤维复合材料制件——即热压气袋膨胀法。其工艺原理如图2所示。

本发明中所述环氧树脂基碳纤维预浸料中树脂与碳纤维的质量比为 33～42：100，有市售产品，例如也可以由山东威海光威复合材料有限公司的9B14阻燃环氧树脂与日本Toray的碳纤维丝复合而成。

本发明中所述的气袋可以选用延伸率200％的尼龙材质的气袋，成本较低，且不易漏气。

步骤2)中模具的锁紧压力为3.5-6Mpa，例如优选4Mpa。所述的固化成型于气袋内压为0.6～1.2Mpa下、于120～150℃温度下固化成型30～60min。

步骤1)按照每层的包裹角度为0～±90度，将2片环氧树脂基碳纤维预浸料叠为一层，将裁切好的片状的环氧树脂基碳纤维预浸料层层包裹在芯轴上，共包裹3～8层，所述的包裹角度是指所述环氧树脂基碳纤维预浸料的纤维方向与所述芯轴的轴向的夹角；所述的环氧树脂基碳纤维预浸料包裹在芯轴上的面密度为400～850g/m²。

例如每层的包裹角度可以是±45度、±30度、±22.5度或0度。

在一具体实施方式中，步骤1)中，共包裹7层，第一层的包裹角度为±45度、第二层的包裹角度为0度、第三层的包裹角度为±30度、第四层的包裹角度为0度、第五层的包裹角度为±22.5度、第六层的包裹角度为0度、第七层的包裹角度为±45度。

在本发明中，包裹角度中的“±”是指，以制件的轴线为极坐标的极轴，逆时针方向的角度为“+”，顺时针方向的角度为“-”。环氧树脂基碳纤维预浸料的每层具有2片片料，当一片片料的包裹角度为“+”时，另一片片料的包裹角度即为“-”。

在本发明中，优选地，1)将裁切好的片状的环氧树脂基碳纤维预浸料层层包裹在芯轴上，然后抽出芯轴，形成内部中空的分段预型体；将分段预型体组配成整体预型体，在整体预型体的薄弱处用环氧树脂基碳纤维预浸料进行局部补强，局部补强时的包裹角度范围为0～±90度；

2)将可膨胀气袋放入局部补强后的整体预型体的中空的内部，然后再将整体预型体放入模具中，闭合模具并锁紧，气袋内充压后，固化成型形成碳纤维复合材料制件。

步骤1)将裁切好的片状的环氧树脂基碳纤维预浸料层层包裹在芯轴上，上一层与下一层之间的搭接口进行错位布置，如图3所示。

本发明所述碳纤维复合材料制件可为碳纤维复合材料椅背骨架、碳纤维复合材料扶手、碳纤维复合材料餐桌板或碳纤维复合材料装饰板。

本发明的积极进步效果在于：

A、模具寿命的区别

传统的树脂传递模塑法一般采用原模复制方法制得的FRP模具，在生产过程中需要不断的维修、保养(一般5到6模)，且外界环境和工艺温度条件变化都易使得模具开裂、扭曲变形，从而影响其尺寸精度，综合模具寿命超过3000～5000模实属罕见。