[发明专利]石墨烯改性环氧树脂纤维缠绕壳体的成型方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯改性环氧树脂高强度纤维缠绕壳体的成型方法，步骤如下：1、对氧化石墨烯进行改性；2、采用改性后石墨烯增强环氧树脂；3、缠绕壳体零部件成型；4、采用石墨烯改性后环氧树脂湿法缠绕成型复合材料壳体；5、壳体固化；6、壳体脱模，得到高强度石墨烯改性环氧树脂纤维缠绕壳体。发明通过对石墨烯改性，使其与环氧树脂充分融合，然后将石墨烯改性环氧树脂湿法缠绕成型纤维缠绕壳体，利用石墨烯的特殊结构性能，对纤维缠绕复合材料充分增强。

技术领域

本发明涉及火箭发动壳体成型技术领域，具体涉及一种石墨烯改性环氧树脂纤维缠绕壳体的成型方法。

技术背景

相同容积、重量下，提高纤维缠绕发动机壳体爆破强度，是发动机壳体设计制造一直追求的目标之一。石墨烯是单层碳原子紧密堆积成的二维蜂窝状的平面结构，厚度仅为0.34nm，是目前最薄、最理想的二维纳米材料。特殊的结构赋予了它优异的电、光、力、热等特性；

现有的火箭发动壳体均采用普通环氧树脂纤维缠绕，其重量和爆破强度都有很大的提升空间。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术问题，提供一种石墨烯改性环氧树脂纤维缠绕壳体的成型方法，本发明通过对石墨烯改性，使其与环氧树脂充分融合，然后将石墨烯改性环氧树脂湿法缠绕成型纤维缠绕壳体，利用石墨烯的特殊结构性能，对纤维缠绕复合材料充分增强。

为实现此目的，本发明所设计的石墨烯改性环氧树脂纤维缠绕壳体的成型方法，它包括如下步骤：

步骤1：对氧化石墨烯进行改性，采用硅烷偶联剂和稀释剂对氧化石墨烯进行表面改性；

步骤2：采用改性后氧化石墨烯来增强环氧树脂，得到增强型环氧树脂；

步骤3：进行火箭发动壳体的整体成型，所述火箭发动壳体包括前接头、缠绕芯模和后接头，以及覆盖在前接头、缠绕芯模和后接头外表面的绝热结构；

步骤4：利用浸润上述增强型环氧树脂的碳纤维丝对火箭发动壳体中覆盖在前接头、缠绕芯模和后接头外表面的绝热结构进行多层湿法缠绕；

步骤5：根据增强型环氧树脂的固化制度，将已缠绕完成的火箭发动壳体放入烘箱中进行固化；

步骤6：待步骤5固化后的火箭发动壳体降温到室温后进行脱模，得到石墨烯改性环氧树脂纤维缠绕壳体。

本发明利用石墨烯的二维特殊结构，对纤维缠绕所需的环氧树脂进行改性，使其与纤维通过湿法缠绕后，纤维强度发挥率得到提高，进一步提高纤维缠绕壳体的爆破强度，提高纤维缠绕发动机壳体的质量比。

本发明通过对石墨烯进行表面改性和接枝，使其与所选用的环氧树脂配方能够充分的结合，同时采用机械搅拌、超声、震动的方法，使改性后石墨烯在环氧树脂配方中充分的分散，通过调节改性石墨烯、环氧树脂配方比例，使改性后环氧树脂能够适合湿法缠绕的工艺性要求，且湿法缠绕成型的纤维缠绕壳体爆破强度得到大幅度提高，提高约12％，耐热性能从120℃提升至145℃。

此项发明所采用的一种石墨烯改性环氧树脂高强度纤维缠绕壳体的成型方法，工艺方法简单、生产周期短，有效提高了纤维缠绕发动机壳体纤维强度发挥，使得成型的纤维缠绕壳体爆破强度大幅提高，同时可提高壳体的耐热性，是一种有效提高纤维缠绕发动机壳体强度的方法。

附图说明

图1为石墨烯改性环氧树脂纤维缠绕壳体结构图；

其中，1—前接头、2—绝热结构、3—缠绕层、4—缠绕芯模、5—后接头。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明：

本发明涉及的一种石墨烯改性环氧树脂纤维缠绕壳体的成型方法，它包括如下步骤：