树脂基复合材料的制造技术及其发展方向

重点介绍了树脂基复合材料的几种制造技术,包括RTM,VARTM,CRTM,SCRIMP,SRIM,VARI,自动铺放技术,低温固化技术,电子束固化技术的各自的发展现状及树脂基复合材料的发展方向.

中国化工贸易技术应用Chi a Ch m i a a n e c l Tr de

第 7期2 1年 7月 0 2

树脂基复合材料的制造技术及其发展方向赵晓莉 王丽娟初， z,(.安康本材料有限公司。陕西西安 1西

琳。7 0 5; 1 2 0

2陕西省高性能碳纤维制造及应用国家地方联合工程中心，陕西西安 . 3西安复合材料研究所，陕西西安 . 7 0 5 1 2) 0

7 0 2 1 05

摘要：重点介绍了树脂基复合材料的几种制造技术，包括 RTM,A M,RT S V RT C M, CRI, M, ARI自动铺放技术，低温固化技术，电子 MPS RI V,束固化技术的各自的发展现状及树脂基复合材料的发展方向： 关键词：树脂基复合材料制造发展P og es n M ol i g Te h r r si d n c nol y f r Po y e a r x Compos t s og o l m rM t i ie ZHAO a W a g LiJ a Ch Xi o Li n u n uLi n Ab t a t So e m o di e hn l i s i c udi sr c: m l ng t c o og e n l ng RTM, ARTM, V CRTM, SCRI P, M SRI,VARI a uo a e a e e tt c no o,o t m— M, nt m t d pl c m n e h l gy l w e

pe a ur—c r d t c no o r t e u e e h l gy, l c r e m—Cur d e hn og r n r u e i c u ng he pr s n v l pm e iu t o t o d ng r n i l e e t on b a e t c ol ya e i t od c d,n l di t e e t de e o nt s t a i n, he m l i p i c p ea p c a Fe t e ft e t c ol i s nd s e i l a ur s o h e hn og e . Ke ywo ds Po yme a rx Compo ie M a f ur Pr gr s r: l rM ti st s nu a e o es

树脂基复合材料 ( oy rMarxC mp sts MC)是指以有 P lme ti o o i:P e机合成树脂为基体，以其他类别物质粉状物、微片状、短的或长的纤维 (非有

机合成树脂 )为填充、增强剂复合而成的一类新型高分子材料： 树脂基复合材料以其优越的力学、物理、化学等性能得到了航天、 航空、建筑、化学、医学等多方面的广泛应用[1 1 . 2

对其力学性能和阻燃性能进行了研究】。

树脂基复合材料的制造技术依据不同类型的复合材料、不同形状的构件以及对构件质量和性一

、

能的不同要求，先进树脂基复合材料可采用不同的成型工艺。目前航空航天领域先进树脂基复合材料主要成型工艺包括：压罐成型技术、热 R M成形技术、缠绕成型技术、拉挤成型技术、热压成型技术、自动 T铺放技术等 1。本节重点介绍复合材料制造中主要应用且技术发展明显的 RTM成型技术、自动铺放技术和固化技术的现状及最近的发展。1RT成型技术 . M ‘

铺设玻璃纤维织物

直率封闭一树脂沣入

树脂传递模塑 ( e rn fr udn, T是一种适宜多品 R s nT a se Mo lig R M) i 种、中批量、高质量复合材料构件制造低成本成型技术，其具有公差小、表面质量高、生产周期短、生产过程自动化适应性强、生产效率高等优点：但是，目前其自身还存在一些问题：脂对纤维的浸渍不够理树想，品纤维含量较低(般为 5%)制一 0;大面积、复杂的模具腔内，模塑过程中树脂的流动不均衡，不能进行预测和控制；对于制造大尺寸复合材料来说，模具成本高，脱模困难等。针对 R TM存在的问题和局限性 .国内外开展了大量颇有成效的研究，使得 RT技术渐趋成熟|1。 M 70 -】 RT基本原理是在设计好的模具中放置成型增强体，闭合磨具 M后，将所需的树脂注入模具，当树脂充分浸润增强材料后，加热固化， 然后脱模获得产品： 蠖，

外皮完成

全体完成

图 2VART制作风力发电机叶片 M 3压缩 R . TM ( RT ) C M压缩 R TM ( CRT M)是在注射树脂时，模具先不闭合到最终要求的位置，这是模腔尺寸较大，预成型体渗透率很大，注射完成后再对模具加压使模具闭合到最终要求的位置。但是在注入树脂时，树脂定

蠊强

量不好控制，可能会造成树脂的富余而导

致浪费。 4西曼树脂浸渍模塑 (CRI . S MP)西曼树脂浸渍模塑 ( CR MP S I )是一种新型的真空辅助注射技术， S R MP工艺的基本原理是在模具型面上铺放增强材料，将型腔边缘 C I密封严密，在型腔内抽真空，再将树脂通过精心设计的树脂分配系统在真空作痛下注入模腔内。

程}

囊氍

图 lR TM成型原理

目前已经有多种形式的 R M,真空辅助 R M ( AR M) T如 T V T、压缩 R M( R M) T C T、西曼树脂渗透模塑 (C MP、真空渗透法 ( I ) S RI ) V P、结构反应注射模塑( R M) S I、真空辅助树脂注射( R ) VA I等十多种方法 l 1。 l4 11—2真空辅助 RTM ( . vAR TM )

真空辅助 R TM ( VART M)是在树脂注入过程中同时从闭合模具

出口处抽真空。模具抽真空不仅提高了模具充模的压力，而且排除了模具和预成型体中，尤其是纤维束中的气体，因此同时提高了预成型体重的宏观流动和树脂在纤维束问的微观流动速度，有利于纤维的完全浸润，从而减少制品的缺陷。日本三菱重工采用 V T法制作长 AR M度超过 4 0米的大型风力发电机的叶片；刘发杰等以溴化改性乙烯基脂树脂、氨基甲酸酯改性乙烯基酯树脂为混合基体，以 E一玻璃纤维 (F G )为增强材料，通过 V R M制备了乙烯基酯树脂/ F复合材料， A T G

图 3S RI P成型原理 C M j结构反应注射模塑 ( R M) . SI 结构反应注射模塑 ( R M)是首先把长纤维增强垫预置在模具型 SI腔中，再利用高压计量泵提供高压冲击，将两种单体物料在混合头混合均匀，在一定温度条件下注射到模具内，在模具内固化成型：和普通的 R M法相比较具有充模时间短、注射压力高，注射量大、成型 T周期短的优点唐红艳等采用 S I工艺制备了连续毡/氨酯 ( u RM聚 P )复合材料，对 S I工艺过程进行了理论模拟和实验研究。采用二级 RM

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