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树脂基复合材料内衬成型工艺分析摘要：随着复合材料工艺和性能的不断改善其内衬成型工艺及性能也在不断的变化。现对复合材料金属内衬成型工艺、橡胶内衬成型工艺、塑料内衬成型工艺进行了分析。关键词：复合材料；内衬；分析DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.13.0460引言随着科学技术的发展树脂基复合材料以其比强度高、重量轻、耐腐蚀、优良设计性等优点在民用、军工、航空航天领域得到了普遍的应用。但树脂基复合材料制品往往是非气密性的因此需要在其内部制作内衬层另外还有要求内衬材料具有耐腐蚀和耐高低温等性能还必须与复合材料牢固粘结、变形协调、共同承载具有适当的弹性和较高的延伸率从而来保证复合材料的使用性能。目前可以用作内衬材料的有金属、橡胶、塑料等。1金属内衬成型工艺具有金属内衬的复合材料结构以其比强度和比刚度高抗疲劳、抗震、耐腐蚀和密封性能好以及结构的可设计性等诸多优点而被广泛应用。该结构成型过程一般需经历缠绕、固化和超压三个工艺阶段此三个工艺阶段是连续的且对最终使用性能和承载能力带来重要的影响。1970年美国NASA为满足太空结构的应用要求率先成功地设计和制作了具有金属内衬的复合材料纤维缠绕压力容器的工艺和设计研究工作并已取得了良好的工程效益。目前具有金属内衬复合材料压力容器的设计方法大致可分为如下两类：（1）厚壁高强度金属内衬的缠绕压力容器。其金属内衬是作为该容器的主要承载结构内衬的厚度约占整体厚度的1/4-1/2。（2）薄壁金属内衬复合材料纤维缠绕压力容器。其金属内衬的设计原理仅仅是确保满足加工方便和在装载高压气体或液体时容器不出现泄漏的要求由于在工作中内衬所承受的结构载荷较小故内衬厚度都较薄而其材料亦均选择强度较低但塑性良好的材料比如铝、不锈钢、钛等。用作内衬的铝气密性好延展性能、可焊接性能及耐疲劳性和耐腐蚀性均好。哈尔滨玻璃钢研究院林再文等研制了铝内衬芳纶纤维缠绕的高压气瓶并取得了较好的试验结果。2橡胶内衬与其它内衬材料相比橡胶内衬的特点是气密性好、弹性高、耐疲劳性亦佳且制造工艺简单等。随着橡胶行业的快速发展各式橡胶层出不穷性能不一通用型橡胶综合性能较好作为内衬材料有着较大的选择余地。一般在民用领域一般选用通用橡胶作为内衬材料通用橡胶来源广泛价格便宜主要有天然橡胶、丁苯橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶、顺丁橡胶五大类。天然橡胶可耐一般非氧化性强酸、碱溶液、有机酸和盐溶液强度高弹性好综合性能好使用温度可达70℃聚酯树脂的固化温度和时间与天然橡胶的硫化温度的时间相适应所以天然橡胶与聚酯复合材料具有良好配合。对于在较高使用温度情况下橡胶内衬可选择三元乙丙橡胶三元乙丙橡胶是合成橡胶属于乙丙橡胶的一种与天然橡胶相似耐化学腐蚀大大超过天然橡胶可在150℃下长期使用间歇耐温可达到200℃价格适中被广泛应用。特种橡胶是指一般应用在某些特定环境下的一类橡胶如在复合材料燃气发动机、复合材料发射筒的使用过程中就要求内衬材料起到耐高温、隔热的作用以免对结构层造成损伤。特种橡胶一般可分为丁腈橡胶、硅橡胶、氟橡胶、聚硫橡胶四大类。丁腈橡胶耐油、耐老化性、气密性、粘结性能较好、最高使用温度可达150℃。引入苯基的硅橡胶可在180℃下长期工作最高可耐300℃瞬时高温。无论是通用型橡胶还是特种橡胶硫化压力都可通过复合材料层的缠绕张力来提供因为橡胶内衬一般厚度为1～2mm左右是一层很薄的橡胶片橡胶内衬本身不具备刚性所以需要包覆在具有一定刚度的芯模上才能固定成型芯模作为橡胶内衬的内部承载体对橡胶内衬的表面质量起了关键性的作用所以芯模表面的光洁度要很高且不能有毛刺以免对橡胶内衬造成损伤由于是一层薄片橡胶橡胶硫化在不大的缠绕张力下就可以达到致密的要求。对于内衬材料起着关键作用的芯模材料有以下几点要求：（1）芯模具有较高的刚度且在高温下不发生形变；（2）能够与产品较易拆分并对复合材料及内衬不产生有害影响；（3）芯模制作简单原材料较易获得。能够满足上述要求的芯模材料种类很多主要有金属、石蜡、石膏砂、低熔点硝酸盐等等。橡胶内衬的硫化主要有以下四种方法：（1）橡胶包覆完后直接缠绕成形复合材料固化时橡胶跟随一起硫化；（2）橡胶包覆在芯模上放入硫化罐中通过气体加热使橡胶硫化；（3）将橡胶片贴在金属阳模上后安装真空袋送入热压釜中硫化；（4）将橡胶片贴在金属阳模上赶出气泡合上阴模进行模压硫化。实践表明真空袋加压硫化可获得较高的内表面质量直接包覆缠绕成型效率较高适用于大批量生产。3塑料内衬塑料内衬相对而言具有更突出的灵活性可通过不同的使用环境选用不同的塑料内衬如在酸性介质中可选用乙烯基树脂在碱性介