本發(fā)明提供了一種高強度大變形的柔性蒙皮的制備工藝，屬于復合材料制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

通過合理的材料優(yōu)選和復合工藝，可以實現(xiàn)復合材料柔性蒙皮的高強度、大變形使用要求，在材料選取和工藝探索的基礎(chǔ)上，本發(fā)明提供了一種可制備高強度、大變形的復合材料柔性蒙皮的制備工藝，該發(fā)明具有簡單方便、成本低廉，組分材料相容性與制品性能俱佳等優(yōu)點，具有重要工程應用價值。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提供一種高強度、大變形的柔性蒙皮的制備工藝，該工藝具有簡單方便、成本低廉，組分材料相容性與制品性能俱佳等優(yōu)點，對于柔性蒙皮的制備具有重要價值。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

1)本發(fā)明一種高強度、大變形的柔性蒙皮的制備工藝，其步驟如下：

步驟一、使用乙烯基三特丁基過氧硅烷(VTPS)有機硅偶聯(lián)劑，對選定的高強度和大變形的纖維編織布進行表面預處理。

步驟二、通過壓延機上、下滾軸轉(zhuǎn)動，對伴有“雙二四”硫化劑的甲基乙烯硅橡膠基體進行壓延，得到滿足厚度要求的硅橡膠片。

步驟三、在硅橡膠片上、下兩面鋪設(shè)聚四氟乙烯布，并使硅橡膠片與聚四氟乙烯布貼合均勻，形成一體。

步驟四、使用正方形金屬模具對硅橡膠片進行裁切，裁切滿足金屬模腔大小的硅橡膠片，裁切后，將聚四氟乙烯布去除。

步驟五、按照硅橡膠片-纖維編織布-硅橡膠片的鋪層順序，將裁切的硅橡膠和纖維編織布進行鋪層、裝模、貼合，形成柔性蒙皮預制品。

步驟六、將裝有柔性蒙皮預制品的金屬模具，放置平板硫化機加熱板上預熱，預熱溫度100℃，持續(xù)時間2min。預熱后的柔性蒙皮預制品在模壓成型時可降低模壓壓力，提高制品的性能。

步驟七、將硫化溫度升至105℃，壓力升至20MPa，持續(xù)時間20min，對放置在硫化機加熱板上的金屬模具進行熔體充模，直至硅橡膠流動并充滿金屬模腔為止。

步驟八、充模結(jié)束后，對金屬模具進行3min左右的卸壓、排氣、松模。

步驟九、繼續(xù)提高硫化溫度至110℃左右，壓力至25MPa，持續(xù)時間10min，使硅橡膠與纖維編織布發(fā)生交聯(lián)和固化。

步驟十、卸壓、降溫至室溫，并脫模，使用脫模劑，將固化后的柔性蒙皮從金屬模具內(nèi)取出，得到高強度大變形的柔性蒙皮制品。

其中，步驟一所述的“有機硅偶聯(lián)劑(VTPS)”是一種橡膠助劑，其主要作用在于增強橡膠對于填充物質(zhì)的黏貼性和浸潤性，以提高橡膠與填料的粘貼強度，其具體使用方法為：用濃度為30％的VTPS溶液和乙醇溶液浸泡纖維編織布，然后，在100℃的溫度條件下烘干12小時。

其中，步驟一所述的“高強度和大變形的纖維編織布”是指聚酯纖維、間位芳綸-氨綸纖維或尼龍纖維編織布等強度高、變形大的纖維織布。

其中，步驟二所述的“雙二四”硫化劑，能夠在較低溫度下較快分解，在固化溫度為110℃左右時，它能使甲基乙烯硅橡膠的固化效果極佳。

其中，步驟二所述的“壓延機”是由兩個或兩個以上的輥筒，按一定形式排列，將橡膠壓制展延成一定厚度膠片的機械。通過上、下滾軸轉(zhuǎn)動，將硅橡膠原料卷入其中，通過調(diào)整滾軸間距控制膠片厚度，利用刻刀和厚度計，從滾軸上取下一小塊膠片，并測量其厚度，膠片厚度達到要求后，將膠片整體取出。膠片厚度誤差可達到0.1％以內(nèi)，且表面光滑、無介質(zhì)。

其中，步驟三所述的“聚四氟乙烯布”是以懸浮聚四氟乙烯為原料，浸漬高性能玻璃纖維布而成的纖維布。

其中，步驟四所述的“金屬模具”由要求材料能夠承受20MPa至80MPa的高壓，且在175℃至200℃溫度條件下硬度無顯著下降，且耐脫模劑的化學腐蝕。

其中，步驟五所述的“貼合”指在金屬模具的內(nèi)腔中涂刷一層隔離水，防止橡膠在硫化過程中粘貼在模具上，以影響柔性蒙皮的質(zhì)量。硅橡膠片在模腔內(nèi)應均勻鋪滿，防止表面出現(xiàn)缺膠或多膠，以影響表面光潔度。對于表面不光滑的纖維編織布，纖維編織布與硅橡膠片需在壓延機上完成。

其中，步驟六所述的“預熱”在預制品置于模腔內(nèi)，且在合模及硅橡膠流動前進行。長期使用的模具易受到硫化機加熱板狀態(tài)(平行度、磨耗)的影響，應注意模具表面防銹保養(yǎng)，防止模具對柔性蒙皮制備的影響。

其中，步驟六所述的“硫化機加熱板”的尺寸至少比模具的外型尺寸要大30mm，加熱板的熱源位于模具外部，模具的溫度場分布均勻、穩(wěn)定。將固化制品取出后，填入下一個預制品之前，需要確認模具溫度是否已恢復至硫化溫度，如果模具溫度未能恢復至硫化溫度，會影響柔性蒙皮的質(zhì)量。

其中，步驟七所述的充模過程，即在壓力的作用下，硅橡膠在模具內(nèi)從高壓部位流向低壓部位流動，應采用讓膠料從模腔內(nèi)流出的充模方式，讓硅橡膠在模腔內(nèi)均勻地流動。

其中，步驟七所述的“硫化溫度、壓力和時間”，是柔性蒙皮充模與固化的三個工藝參數(shù)。升溫可以加速充模和固化速度，縮短時間，但過高溫度會使硅橡膠流動與固化速度太快，引起充模和交聯(lián)(即固化)不足。增壓也可加速充模和固化速度，縮短時間，但過低壓力會使硅橡膠流動與固化速度太慢，引起充模和交聯(lián)不足，過高壓力會導致成本增加，并受設(shè)備限制。過短的保壓保溫時間會引起充模和固化不足，過長的保壓保溫時間會降低效率，導致成本增加。

其中，步驟八所述的“排氣”過程，即排放模具內(nèi)空氣，避免制品內(nèi)部出現(xiàn)氣泡引起的干斑，縮短固化時間和提高制品性能，過早或過遲排氣對制品質(zhì)量均不利。

本發(fā)明提供了一種高強度大變形的柔性蒙皮制備工藝，具有簡單方便、成本低廉，組分材料相容性與制品性能俱佳等優(yōu)點，對柔性蒙皮研制有重要價值。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所屬工藝的流程框圖

圖2是編織纖維布示意圖

圖3是壓延機工作示意圖

圖4是平板硫化機工作示意圖

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施實例對本發(fā)明做出進一步的說明。

本發(fā)明的流程圖如圖1所示，本發(fā)明的具體實施步驟如下：首先使用乙烯基三特丁基過氧硅烷(VTPS)有機硅偶聯(lián)劑對編織布進行表面預處理，編織纖維布示意圖如圖2所示；通過壓延機上、下滾軸轉(zhuǎn)動，將硅橡膠基體進行壓延，壓延機示意圖如圖3所示；在硅橡膠片上、下兩面鋪設(shè)聚四氟乙烯布，并進行裁切；進行硅橡膠片和纖維編織布鋪層、裝模、貼合，獲得柔性蒙皮預制品；將裝有柔性蒙皮預制品金屬模具放置平板硫化機上進行預熱、充模和固化，平板硫化機的工作示意圖如圖4所示；卸壓、降溫和脫模后，得到柔性蒙皮制品。

步驟一、使用乙烯基三特丁基過氧硅烷(VTPS)有機硅偶聯(lián)劑，對選定的高強度和大變形的纖維編織布進行表面預處理。

其中，步驟一所述的“有機硅偶聯(lián)劑(VTPS)”是一種橡膠助劑，其主要作用在于增強橡膠對于填充物質(zhì)的黏貼性和浸潤性，以提高橡膠與填料的粘貼強度，其具體使用方法為：用濃度為30％的VTPS溶液和乙醇溶液浸泡纖維編織布，然后，在100℃的溫度條件下烘干12小時。

其中，步驟一所述的“高強度和大變形的纖維編織布”是指聚酯纖維、間位芳綸-氨綸纖維或尼龍纖維編織布等強度高、變形大的纖維織布。

步驟二、通過壓延機上、下滾軸轉(zhuǎn)動，對伴有“雙二四”硫化劑的甲基乙烯硅橡膠基體進行壓延，得到滿足厚度要求的硅橡膠片。

其中，步驟二所述的“雙二四”硫化劑，能夠在較低溫度下較快分解，在固化溫度為110℃左右時，它能使甲基乙烯硅橡膠的固化效果極佳。

其中，步驟二所述的“壓延機”是由兩個或兩個以上的輥筒，按一定形式排列，將橡膠壓制展延成一定厚度膠片的機械。通過上、下滾軸轉(zhuǎn)動，將硅橡膠原料卷入其中，通過調(diào)整滾軸間距控制膠片厚度，利用刻刀和厚度計，從滾軸上取下一小塊膠片，并測量其厚度，膠片厚度達到要求后，將膠片整體取出。膠片厚度誤差可達到0.1％以內(nèi)，且表面光滑、無介質(zhì)。

步驟三、在硅橡膠片上、下兩面鋪設(shè)聚四氟乙烯布，并使硅橡膠片與聚四氟乙烯布貼合均勻，形成一體。

其中，步驟三所述的“聚四氟乙烯布”是以懸浮聚四氟乙烯為原料，浸漬高性能玻璃纖維布而成的纖維布。

步驟四、使用正方形金屬模具對硅橡膠片進行裁切，裁切滿足金屬模腔大小的硅橡膠片，裁切后，將聚四氟乙烯布去除。

其中，步驟四所述的“金屬模具”由要求材料能夠承受20MPa至80MPa的高壓，且在175℃至200℃溫度條件下硬度無顯著下降，且耐脫模劑的化學腐蝕。

步驟五、按照硅橡膠片-纖維編織布-硅橡膠片的鋪層順序，將裁切的硅橡膠和纖維編織布進行鋪層、裝模、貼合，形成柔性蒙皮預制品。

其中，步驟五所述的“貼合”指在金屬模具的內(nèi)腔中涂刷一層隔離水，防止橡膠在硫化過程中粘貼在模具上，以影響柔性蒙皮的質(zhì)量。硅橡膠片在模腔內(nèi)應均勻鋪滿，防止表面出現(xiàn)缺膠或多膠，以影響表面光潔度。對于表面不光滑的纖維編織布，纖維編織布與硅橡膠片需在壓延機上完成。

步驟六、將裝有柔性蒙皮預制品的金屬模具，放置平板硫化機加熱板上預熱，預熱溫度100℃，持續(xù)時間2min。預熱后的柔性蒙皮預制品在模壓成型時可降低模壓壓力，提高制品的性能。

其中，步驟六所述的“預熱”在預制品置于模腔內(nèi)，且在合模及硅橡膠流動前進行。長期使用的模具易受到硫化機加熱板狀態(tài)(平行度、磨耗)的影響，應注意模具表面防銹保養(yǎng)，防止模具對柔性蒙皮制備的影響。

其中，步驟六所述的“硫化機加熱板”的尺寸至少比模具的外型尺寸要大30mm，加熱板的熱源位于模具外部，模具的溫度場分布均勻、穩(wěn)定。將固化制品取出后，填入下一個預制品之前，需要確認模具溫度是否已恢復至硫化溫度，如果模具溫度未能恢復至硫化溫度，會影響柔性蒙皮的質(zhì)量。

步驟七、將硫化溫度升至105℃，壓力升至20MPa，持續(xù)時間20min，對放置在硫化機加熱板上的金屬模具進行熔體充模，直至硅橡膠流動并充滿金屬模腔為止。

其中，步驟七所述的充模過程，即在壓力的作用下，硅橡膠在模具內(nèi)從高壓部位流向低壓部位流動，應采用讓膠料從模腔內(nèi)流出的充模方式，讓硅橡膠在模腔內(nèi)均勻地流動。

其中，步驟七所述的“硫化溫度、壓力和時間”，是柔性蒙皮充模與固化的三個工藝參數(shù)。升溫可以加速充模和固化速度，縮短時間，但過高溫度會使硅橡膠流動與固化速度太快，引起充模和交聯(lián)(即固化)不足。增壓也可加速充模和固化速度，縮短時間，但過低壓力會使硅橡膠流動與固化速度太慢，引起充模和交聯(lián)不足，過高壓力會導致成本增加，并受設(shè)備限制。過短的保壓保溫時間會引起充模和固化不足，過長的保壓保溫時間會降低效率，導致成本增加。

步驟八、充模結(jié)束后，對金屬模具進行3min左右的卸壓、排氣、松模。

其中，步驟八所述的“排氣”過程，即排放模具內(nèi)空氣，避免制品內(nèi)部出現(xiàn)氣泡引起的干斑，縮短固化時間和提高制品性能，過早或過遲排氣對制品質(zhì)量均不利。

步驟九、繼續(xù)提高硫化溫度至110℃左右，壓力至25MPa，持續(xù)時間10min，使硅橡膠與纖維編織布發(fā)生交聯(lián)和固化。

步驟十、卸壓、降溫至室溫，并脫模，使用脫模劑，將固化后的柔性蒙皮從金屬模具內(nèi)取出，得到高強度大變形的柔性蒙皮制品。