[发明专利]一种复合材料成型芯模及制备方法

说明书

本发明关于一种复合材料成型芯模及制备方法，属于空心复合材料成型芯模领域。该芯模包括至少一进气嘴，厚度方向剖面由内到外依次包括水溶性材料层或低温熔融材料层、空气袋、复合弹性材料。该芯模采用的水溶性材料为聚乙烯醇或聚乙二醇，空气袋的材质为尼龙，复合弹性材料为连续纤维增强硅橡胶、连续纤维增强聚氨酯树脂或连续纤维增强乳化橡胶。该芯模采用的复合弹性材料中的连续纤维的纤维方向与后期芯模从复合材料制品中抽出时的受力方向相一致。本发明芯模外层采用复合弹性材料，同时，复合弹性材料与中间层的空气袋相粘结再一次形成复合结构，使芯模在使用的过程中不易破损，具有较长的使用寿命。

技术领域

本发明涉及复合材料成型芯模领域，具体涉及一种用于空心复合材料成型的芯模结构及其制备方法。

背景技术

在空心复合材料成型技术中，所采用的芯模主要有两种，一种是尼龙风管气袋，另一种是硅橡胶气囊。对于尼龙风管技术，风管在复合材料制件成型时容易出行褶皱，从而导致制品内壁出现皱褶，且有破袋的隐患从而影响产品质量的稳定性。

对于硅橡胶气囊技术，如中国专利申请号为201210498620.3曾揭示一种复合材料成型方法就是采用了这种技术，其在一模具内灌注一弹性材料，旋转、震动或静置该模具，使弹性材料在模具内形成一中空气囊，这种气囊的成型方法无法控制其表面完全覆形于模具腔面而不形成气泡，不能保证气囊的厚度均匀，所以在后续的生产中不免存在隐患，且在后期从成型制品中抽出气囊的时候，外层的硅橡胶在抽出过程中容易出现破损，使用寿命较短。

发明内容

针对上述问题，本发明目的在于提供一种具有较精确的外形尺寸，表面无气泡疵点，最终成型的制品内壁光滑平整，不易发生破袋且具有较长使用寿命的芯模结构。

为达到上述目的，本发明揭示一种复合材料的成型芯模及制备方法：一种复合材料成型芯模，该芯模包括至少一进气嘴，厚度方向剖面由内到外依次包括水溶性材料层或低温熔融材料层、空气袋、复合弹性材料。该芯模采用的水溶性材料为聚乙烯醇或聚乙二醇。该芯模采用的低温熔融材料为石蜡或低熔点金属。该芯模采用的空气袋厚度在0.01mm～1mm之间。该芯模采用的空气袋的材质为尼龙。该芯模采用的复合弹性材料的厚度在0.5mm～20mm之间。该芯模采用的复合弹性材料为连续纤维增强硅橡胶、连续纤维增强聚氨酯树脂或连续纤维增强乳化橡胶，该芯模采用的复合弹性材料中的连续纤维的纤维方向与后期芯模从复合材料制品中抽出时的受力方向相一致。

该空心复合材料成型芯模的制作方法包含以下步骤：

首先，准备芯模成型模具，该模具至少由两个瓣模组成，其型腔与芯模所要成型的复合材料制件内腔具有相同的结构尺寸，同时该模具包含一个开孔；

第二，喷涂0.2mm～10mm厚度的未固化弹性材料于各瓣模的型腔内，使弹性材料布满型腔内壁；

第三，在模具各瓣模型腔喷涂的未固化弹性材料上均匀铺设连续纤维束，纤维束的铺设方向与后期芯模从固化成型的复合材料制品中抽出时的受力方向相同；

第四，重复第二与第三步骤(以第二步骤结束)，直至复合弹性材料的厚度达到设计的厚度；

第五，在模具型腔的复合弹性材料内放置一空气袋，空气袋一端封闭，另一端开口，将开口端放置于模具开孔处；

第六，将模具各瓣模合模；

第七，从空气袋开口处向模具内的空气袋灌注填充料直至灌满，并在空气袋开口处安装进气嘴；

第八，将模具置于能使弹性材料熔融的温度环境中，并向空气袋内吹气加压，由于型腔内部空气袋膨胀并把压力传递给弹性材料，从而使弹性材料均匀的分布于整个型腔内壁，持续加压直至弹性材料固化成型，从而形成复合材料成型芯模。