CN111690235A

CN111690235A - 一种蒙皮模胎成型材料及其制作与应用

Info

Publication number: CN111690235A
Application number: CN202010606204.5A
Authority: CN
Inventors: 张绍波; 聂秋风; 黄田燕; 胡翠
Original assignee: Guizhou Aerospace Fenghua Precision Equipment Co Ltd
Current assignee: Guizhou Aerospace Fenghua Precision Equipment Co Ltd
Priority date: 2020-06-29
Filing date: 2020-06-29
Publication date: 2020-09-22
Anticipated expiration: 2040-06-29
Also published as: CN111690235B

Abstract

本发明涉及蒙皮成型模胎复合材料技术领域，特别是涉及一种蒙皮模胎成型材料及其制作与应用，按重量份计成型配方如下：环氧树脂100份、增韧材料50～70份、固化剂15～25份、增塑剂12～17份、增强材料8～15份、润滑剂3～5份、环氧活性稀释剂20～30份，取配方材料混合均匀，得混合料，然后将混合料倒入模具型腔中进行浇注成型，成型后将蒙皮模胎和模具共同进行升温式固化，固化完成后，在室温下脱模，即得蒙皮模胎，其性能指标满足导弹蒙皮成型技术的要求。

Description

一种蒙皮模胎成型材料及其制作与应用

技术领域

本发明涉及蒙皮成型模胎复合材料技术领域，特别是涉及一种蒙皮模胎成型材料及其制作与应用。

背景技术

弹体蒙皮主要功能是框架结构的舱体用蒙皮连接起来，蒙皮结构是在空间架构的纵、横肋上蒙上一层金属板，形成共同作用体系，蒙皮可受内拉、压和剪应力，它相当于连续分布的支撑，起到空间受力的效果，弹体蒙皮结构包括舱体蒙皮连接结构、主翼蒙皮连接铆接结构、舵面蒙皮铆接结构。在蒙皮的实际制作过程中其形状是特殊的，就舱体而言，它的面是按某一曲线方程制作的曲面，在传统蒙皮的制作过程中是用模胎作为模具手工敲打成形状的工装，一个满足曲线方程的蒙皮制作手工敲打(蒙皮沿模胎曲面)多次，这对模胎的性能要求特别高，模胎既要求较高的强度又要求具有韧性，这使得蒙皮胎膜的配方与成型设计与传统玻璃钢有本质的区别，主要满足三方面的要求：a)成膜树脂体系具有较高的环氧当量，在模胎固化后具有足够的强度，承受一定的气动载荷；b)成膜树脂体系具有一定的柔韧性，满足模胎的受力变形；c)成膜物质中具有增强体材料，保证模胎的强度和韧性。

如专利号CN201811586165.6公开了一种复合材料制件热压罐成型用工艺蒙皮，包括：树脂：20-80wt％、纤维：20-60wt％、橡胶：20-60wt％；所述树脂为环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、氰酸脂树脂、聚酰亚胺树脂等热固性树脂的一种或几种的组合，或聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、聚苯硫醚、聚芳醚酮、聚醚醚酮、聚砜、聚醚砜、热塑性聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚酰胺、聚脲等热塑性树脂的一种或几种的组合。

又如专利号CN201410752046.9公开了一种用于快速修复航空飞行器受损蒙皮涂层的涂料组合物，其组分A的各个组分及其质量百分含量如下：中高分子量环氧树脂15％～25％，改性树脂2％～12％，常规型颜填料15％～30％，环保型防腐蚀颜料15％～30％，助剂0.5％～1％，余量为溶剂组成；组分B的各个组分及其质量百分含量如下：环氧—胺加成物60％～90％，环氧—多氨基烷氧基硅烷加成物10％～40％，二者之和为100％。

再如专利号CN200510027442.6公开了一种适合于大、中型民航客机蒙皮使用的涂料***，由底漆和面漆组成，其特征是，底漆采用中等分子量环氧树脂与较柔软的聚酰胺固化剂相搭配，面漆采用特制的羟基聚酯树脂与作为交联剂的HDI缩二脲以及HDI三聚体相搭配。

但目前弹性蒙皮材料中存在难以兼顾面内柔性和面外刚性的问题，即面内变形能力较强的飞机蒙皮，其面外法向承载能力往往较弱；而面外法向承载能力较强的飞机蒙皮，其面内变形能力较弱。并且成型方法操作复杂等因素极大地制约了蒙皮模胎的发展。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种蒙皮模胎材料及其成型方法。

具体是通过以下技术方案来实现的：

本发明的第一目的在于提供一种蒙皮模胎成型材料，按重量份计成型配方如下：环氧树脂100份、增韧材料50～70份、固化剂15～25份、增塑剂12～17份、增强材料8～15份、润滑剂3～5份、环氧活性稀释剂20～30份。

进一步的优选，所述蒙皮模胎成型材料，按重量份计成型配方如下：由环氧树脂100份、增韧材料50～60份、固化剂15～20份、增塑剂12～15份、增强材料10～15份、润滑剂3～5份、环氧活性稀释剂20～25份。

再进一步优选，所述蒙皮模胎成型材料，按重量份计成型配方如下：环氧树脂100份、增韧材料55份、固化剂20份、增塑剂13份、增强材料15份、润滑剂4份、环氧活性稀释剂23份。

所述增韧材料优选为聚酰胺树脂。

所述固化剂为多乙烯多胺或其他胺类固化剂；优选为多乙烯多胺。

所述增塑剂优选为邻本二甲酸二丁酯。

所述增强材料优选为粒度≥100目的铝粉。

所述润滑剂优选为石墨粉。

所述环氧活性稀释剂为脂类、醇类、酮类中任意一种；优选为丙酮。

本发明的第二目的在于提供前述成型材料制作蒙皮模胎的方法：按配方量取环氧树脂、增韧材料、固化剂、增塑剂、增强材料、润滑剂、环氧活性稀释剂混合均匀，然后将混合料倒入模具型腔中进行浇注成型，成型后将蒙皮模胎和模具共同进行升温式固化，固化完成后，在室温下脱模，即得蒙皮模胎。

所述升温式固化是先置于温度20-30℃条件下固化6h，然后升温至50-60℃，恒温固化6h，再升温至80-90℃，恒温固化24h。

本发明的第三个目的在于，前述的蒙皮模胎成型材料用于舱体蒙皮模胎、舵面蒙皮模胎、主翼蒙皮模胎及其它特殊形状蒙皮模胎的制作。

有益效果：

本申请发明人经大量的实验研究和筛选，选用了以邻苯二甲酸二丁酯为主要增塑材料，辅以聚酰胺树脂为次要增塑材料，对环氧树脂进行改性处理，同时次要增塑材料聚酰胺树脂还具有增韧作用，利用邻苯二甲酸二丁酯与聚酰胺树脂相互作用关系，有效地改性了蒙皮模胎材料的的强度和韧性，保证了模胎的高韧高强的功能，解决了单一环氧树脂成型加工而成的模胎的工艺性能(韧性和耐冲击)差。

与现有技术相比，本发明提供的蒙皮模胎在常规性能优良的情况下，其核心技术指标在于能有效调节成型模胎的强度和韧性，使其与舱体蒙皮成型时相匹配，确保了舱体蒙皮所须的强度和韧性。

本发明的蒙皮模胎配方适用范围广，不仅能够用于舱体蒙皮模胎，还可用于舵面蒙皮模胎、主翼蒙皮模胎及其它特殊形状蒙皮模胎。

本发明的蒙皮模胎其综合性能优良，其抗拉模量大于25Gpa，拉伸强度大于160MPa，比强度大于50MPa，断裂延伸率大于1.2％，其性能指标满足导弹蒙皮成型技术的要求。

附图说明

图1：蒙皮模胎结构示意图，其中，A层为基材，B层为浇铸层；

图2：舱体蒙皮零件结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但本发明并不局限于这些实施方式，任何在本实施例基本精神上的改进或代替，仍属于本发明权利要求所要求保护的范围。

实施例1

蒙皮模胎成型材料配方

舱体蒙皮模胎成型材料配方如表1所示：

表1

序号	材料名称	材料牌号	分类	重量份
					1	双酚A环氧树脂	E51	主体树脂	50
2	聚酰胺树脂	650	增韧固化树脂	25
					3	多乙烯多胺	化学纯	固化剂	9
4	环氧活性稀释剂	丙酮(工业级)	稀释剂	6
					5	邻苯二甲酸二丁酯	试剂级	增塑剂	3
6	铝粉	大于100目	增强材料	5
					7	石墨粉	工业级	润滑填充材料	2

实施例2-7

在实施例1的基础上，改变配方比例，具体如表2所示；

表2

根据实施例1-7配方的胶料用模具成型样板，模具型腔尺寸为200×200×5，固化脱模后制成标准试样，采用传统方法测试模胎材料的理化性能及静态力学性能，实施例1-实施例7的性能结果如表3、表4所示：

a)模胎材料的理化性能见表3；

表3

项目	密度(g/cm<sup>3</sup>)	热传导系数(W/m.℃)	热膨胀系数
				实施例1	1.78	0.48	(1011./2℃)
实施例2	1.8875	01.2409	1201.29
				实施例3	1.73	0.50	11.3
实施例4	1.76	0.48	10.6
				实施例5	1.78	0.45	10.4
实施例6	1.54	0.72	12.1
				实施例7	1.62	0.66	11.9

b)模胎材料的力学性能见表4；

表4

实施例8：舱体蒙皮模胎成型制作工艺

舱体蒙皮成型模胎制作是在模具中浇注完成的，主要过程包括模具外模上脱模剂、配胶、浇注、固化及脱模过程，具体如下：

1)安装模具：按图1要求安装好模具内芯，调整内芯与外模间的间隙；

2)上脱模剂：在外模内腔内表面均匀的打蜡，并均匀贴一层聚氯乙烯薄膜；

3)配胶：根据模具型腔体积计算成膜材料的总量，按表1或表2的配方进行称量，用分散工装将各组分均匀分散；

4)浇注：将调配好的胶料浇注在模具型腔中；

5)固化：浇注成型后将蒙皮模胎和模具共同进行升温式固化，具体是：在20℃～30下固化6h，升温至50℃～60℃，保温固化6h，再升温至80℃～90℃，保温固化24h后，将至室温，保温6h以上；

6)脱模：当模胎成型后，用一个压脱工装脱模，轻敲、细拉保证模胎不被任何的损伤，如图1所示。

实施例9

对图2所示的舱体蒙皮零件用模胎成型蒙皮，具体操作如下：

1)下料：检查下料尺寸、按要求尺寸下料；

2)钳工：预弯、初步拉形零件；

3)检验：要求零件与模胎贴合间隙不大于0.5；

4)热处理：淬火；

5)钳工：拉形、修正、划线、去余量、锉修；

6)铣：铣切各孔、去毛刺；

7)检验：按模胎曲线方程及各孔尺寸检验。

Claims

1.一种蒙皮模胎成型材料，其特征在于，按重量份计成型配方如下：环氧树脂100份、增韧材料50～70份、固化剂15～25份、增塑剂12～17份、增强材料8～15份、润滑剂3～5份、环氧活性稀释剂20～30份。

2.如权利要求1所述蒙皮模胎成型材料，其特征在于，所述蒙皮模胎成型材料，按重量份计成型配方如下：由环氧树脂100份、增韧材料50～60份、固化剂15～20份、增塑剂12～15份、增强材料10～15份、润滑剂3～5份、环氧活性稀释剂20～25份。

3.如权利要求1或2所述蒙皮模胎成型材料，其特征在于，所述蒙皮模胎成型材料，按重量份计成型配方如下：环氧树脂100份、增韧材料55份、固化剂20份、增塑剂13份、增强材料15份、润滑剂4份、环氧活性稀释剂23份。

4.如权利要求1或2或3所述蒙皮模胎成型材料，其特征在于，所述增韧材料为聚酰胺树脂。

5.如权利要求1或2或3所述蒙皮模胎成型材料，其特征在于，所述固化剂为多乙烯多胺。

6.如权利要求1或2或3所述蒙皮模胎成型材料，其特征在于，所述增塑剂优选为邻本二甲酸二丁酯。

7.如权利要求1或2或3所述蒙皮模胎成型材料，其特征在于，所述增强材料为粒度≥100目的铝粉。

8.如权利要求1或2或3所述蒙皮模胎成型材料，其特征在于，所述润滑剂为石墨粉。

9.如权利要求1或2或3所述蒙皮模胎成型材料制作蒙皮模胎的方法，其特征在于，按配方量取环氧树脂、增韧材料、固化剂、增塑剂、增强材料、润滑剂、环氧活性稀释剂混合均匀，然后将混合料倒入模具型腔中进行浇注成型，成型后将蒙皮模胎和模具共同进行升温式固化，固化完成后，在室温下脱模，即得蒙皮模胎。

10.如权利要求1或2或3所述蒙皮模胎成型材料用于舱体蒙皮模胎、舵面蒙皮模胎、主翼蒙皮模胎及其它特殊形状蒙皮模胎的制作。