[发明专利]一种电磁绝缘支撑件及其制备方法

说明书

本发明提供了一种电磁绝缘支撑件及其制备方法，该支撑件采用碳纤维内芯加缝合编织绝缘层的优化设计，基于高承载及绝缘双功能设计，一方面利用碳纤维内芯承载性能好，提升绝缘支撑的模量及抗变形能力从而提升使用可靠性，另一方面外层绝缘层采用缝合编织体的RTM成型实现了绝缘支撑件的近净尺寸成型，减小后续机加，同时外侧液态成型有效保证了绝缘层厚度的均匀性，防止局部使用过程中绝缘失效，两方面综合使设计更合理，使用更可靠。

技术领域

本发明涉及一种电磁绝缘支撑件及其制备方法，属于复合材料技术领域。

背景技术

电磁轨道发射是一种能将物体加速至超高速度的新型发射方式，它利用电磁力驱动有效载荷，能将电磁能转换成机械动能，可加速包括弹丸、炮弹、导弹、等多种物体。电磁绝缘支撑件为电磁系统的重要组成部分，其主要作用对上、下的铜导轨起到一定的支撑作用，在使用过程中面临着力、热、电绝缘等多重耦合作用，要求有较高的模量、较好的耐高温绝缘性能，同时表面要求具有较高的抗冲刷性能。

目前绝缘支撑件大多采用玻璃纤维增强树脂基复合材料，树脂体系主要采用环氧体系，纤维采用绝缘的E玻璃纤维，工艺主要采用整体模压成型。近年来，随着发射速度越来越快及发射频次的增多，常规绝缘支撑件会出现由于树脂耐温等级不够发射过程中易发生变形、玻璃纤维整体模量偏低影响承载、表面气流冲刷出现表面剥蚀及绝缘失效等问题。同时随着电磁系统尺寸的逐渐增加，无法找到与之匹配的压机实现整体成型，工艺成本较高，往往整体模压成型后绝缘支撑件需要机加，增加了成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种能有效提高绝缘支撑件的耐温等级、承载能力，实现大尺寸绝缘支撑件的近净尺寸成型方法。

本发明的技术解决方案：

一种电磁绝缘支撑件，包括碳纤维复合材料内芯、过渡层胶膜和外侧Z向缝合编织套绝缘层；其中，

所述碳纤维复合材料内芯由碳纤维增强树脂基复合材料组成；

所述Z向缝合编织套为浸渍了热固性树脂的Z向缝合编织体通过RTM成型而成。

进一步地，所述碳纤维复合材料内芯及Z向缝合编织套绝缘层的厚度根据构件的实际尺寸进行确定；内芯的厚度一般为5～80mm，内芯厚度薄，承载能力不足，厚度太大，大厚度复合材料成型难度大；所述胶膜厚度为0.2～0.5mm；外侧绝缘层厚度可根据实际击穿电压进行设计，厚度应满足击穿电压要求，厚度太厚，外侧承载强度减弱，太薄不能满足绝缘性能要求，厚度一般为0.5～5mm。

进一步地，所述碳纤维复合材料内芯的主要作用为所述绝缘支撑件承载，其主要由碳纤维增强树脂基复合材料通过模压成型，预浸料铺层方式根据模量指标进行确定，碳纤维可以采用高强或高模碳纤维，具体可为T1000、T700、T800、M40J、M55J的一种或几种；树脂体系根据绝缘支撑件的耐温等级确定，具体可为环氧树脂、双马树脂、氰酸酯、聚酰亚胺等中的一种。

进一步地，所述胶膜为碳纤维复合材料内芯与外侧缝合编织套之间的过渡层，主要作用为粘结及绝缘阻隔，其耐温等级与绝缘支撑件的耐温等级一致，能与外层缝合编织体RTM树脂实现共固化；胶膜可以为载体胶膜或无载体胶膜，载体纤维要求绝缘，载体胶膜的树脂体系为环氧树脂、双马树脂或氰酸酯等。

进一步地，所述Z向缝合编织套为多维织物，可以为2.5D编织物、针刺织物等中的一种，Z向缝合编织体中纤维要求绝缘，可以为玻璃纤维、玄武岩纤维或石英纤维的一种，纤维体积含量40％～55％。

一种电磁绝缘支撑件的制备方法，通过以下步骤实现：

第一步，制备碳纤维复合材料内芯；

第二步，对碳纤维复合材料内芯用胶膜进行粘结包裹；

第三步，将Z向缝合编织套绝缘层铺覆或套在包裹有胶膜的内芯上，采用低粘度树脂及RTM成型；