[发明专利]一种纤维增强热固性复合材料预成型体固化方法

说明书

一种纤维增强热固性复合材料预成型体固化方法，先采用双组份液体硅橡胶混合搅拌获得硅橡胶混合液，抽真空；然后将纤维增强热固性复合材料预成型体表面涂刷或喷洒脱模剂，放置于盛放容器底部，将硅橡胶混合液倒入盛放容器，直至完全浸没纤维增强热固性复合材料预成型体，在室温或低温加热环境静置，将硅橡胶混合液硫化，形成包裹并约束住纤维增强热固性复合材料预成型体的固态硅橡胶块；最后提升加热温度至100‑150℃，保温1‑2小时；再提升加热温度至150‑200℃，保温1‑3小时；降低温度至室温，取出固态硅橡胶块，剥离硅橡胶后即得到固化后成品；本发明实现纤维增强热固性复合材料预成型体中的热固性预聚物的固化反应，确保维持预成型体原有形态不变。

技术领域

本发明涉及复合材料固化技术领域，具体涉及一种纤维增强热固性复合材料预成型体固化方法。

背景技术

纤维增强热固性复合材料采用短切或连续纤维作为增强体，热固性树脂作为基体，凭借纤维和热固性聚合物的优异物化性能，其表现出高比强度和比模量，高刚性和硬度，耐腐蚀性耐温性好等特点。热固性聚合物与常见热塑性树脂(如聚乳酸(PLA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)，尼龙(PA)等)不同，在固化后形成不可逆、稳定且牢固的化学键合，由于其分子链间的深度聚合和交联，可以显著改善纤维-树脂界面、层间结合以及大幅提升强度、模量和刚度等性能，从而能够满足工程领域的应用要求，被广泛应用于汽车、建筑、体育及航空航天领域。

然而，当采用热固性聚合物为基体时，将引入另一个难题，即固化反应。目前，热压罐固化仍然是纤维增强热固性复合材料最常用的固化方式，其将纤维增强热固性复合材料预成型体用真空袋密封在一定形状的模具上，再置于热压罐中，在真空环境下，通过升温、加压、保温、固化、降温、卸压、脱模等步骤，完成热固性预聚物的固化反应并将其成型为设计所需的形状。但是这种热固化工艺存在生产效率低、制造成本较高、能量损耗大、污染环境、尺寸大小受到热压罐限制、形状复杂度又受到模具限制等缺陷。因此，提出并发展一种既能保持纤维增强热固性复合材料预成型体的原有形态，又能完成热固性预聚物固化反应的低成本、无模、绿色环保的固化方法，成为了目前复合材料制造工艺中亟待解决的首要问题。

目前还没有针对纤维增强热固性复合材料预成型体的固化方法或装置的相关文献公开。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种纤维增强热固性复合材料预成型体固化方法，实现纤维增强热固性复合材料预成型体中的热固性预聚物的固化反应，并确保维持预成型体原有形态不变。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种纤维增强热固性复合材料预成型体固化方法，包括以下步骤：

步骤一，采用双组份液体硅橡胶为原材料，将两种液态组分按固化比例混合，搅拌均匀，获得硅橡胶混合液，利用外接真空泵对硅橡胶混合液进行抽真空排气泡处理，真空压力为-100至0kPa，抽真空时间为0-30分钟；

步骤二，将纤维增强热固性复合材料预成型体表面涂刷或喷洒脱模剂，并放置于盛放容器底部，将抽真空后的硅橡胶混合液缓慢从一角倒入盛放容器，直至完全浸没纤维增强热固性复合材料预成型体，在室温(25℃)或60℃以下低温加热环境中，静置1-6小时，将硅橡胶混合液完全硫化，形成一个完全包裹并约束住纤维增强热固性复合材料预成型体的固态硅橡胶块；

步骤三，利用烘箱或加热板提升完全包裹并约束住纤维增强热固性复合材料预成型体的固态硅橡胶块的加热温度至100-150℃，保温1-2小时；再提升加热温度至150-200℃，保温1-3小时；降低温度至室温(25℃)，取出固态硅橡胶块，剥离硅橡胶后即得到固化后的纤维增强热固性复合材料成品。