玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的研究进展(2)

胶槽浸渍法（图8）：通常采用此法，即将增强材料通过树脂槽浸胶，然后进入模具。此法设备便宜作业性好，适于不饱和聚酯树脂，乙烯基酯树脂。

注入浸渍法（图9）：玻纤增强材料进入模具后，被注入模具内的树脂所浸渍。此法适于凝胶时间短、粘度高、生产附产物的树脂基体，如酚醛、环氧、双马来酰亚胺树脂。

图

8

图9

2.5.2 优点

a)典型拉挤速度0.5-2m/min，效率较高，适于大批量生产，制造长尺寸制品； b)树脂含量可精确控制；

c)由于纤维呈纵向，且体积比可较高（40%-80%），因而型材轴向结构特性可非常好； d)主要用无捻粗纱增强，原材料成本低，多种增强材料组合使用，可调节制品力学性能； e)制品质量稳定，外观平滑。

2.5.3 缺点

a)模具费用较高；

b)一般限于生产恒定横截面的制品。

2.6 真空袋法成型（VB）

图10

2.6.1 方法

此法是手糊法与喷射法的延伸。将手糊或喷射好的积层在树脂的A阶段与模具在一 起，在积层上覆以橡胶袋，周边密封，在后用真空泵抽真空，使积层受到不大于1个气压的压力，而被压实、固化、成型。 2.6.2 优点

a)采用普通的湿法铺层技术，通常可获得高纤维含量的制品； b)可制造大尺寸产品； c)产品两面光；

d)较湿法铺层浸胶孔隙率低；

e)由于压力，树脂流经结构纤维，纤维得以较好地浸渍树脂；

f)有利于操作人员健康和安全；真空袋减少了固化时逸出的挥发性物质。

2.6.3 缺点

a)额外的工艺过程增加了劳动力和袋材成本； b)要求操作人员有较高的技术熟练水平；

c)树脂混合和含量控制基本上仍然取决于操作人员的技术； d)生产效率不高。

2.7 树脂膜熔浸成型（RFI）

图11

2.7.1 方法

将干织物与树脂片（树脂片系放在一层脱模纸上提供）交替铺放在模具内。铺层被真空袋包覆，藉真空泵抽真空，将干织物内空气抽出。然后加热，令树脂熔化并流浸已抽出空气的织物，然后经过一事实上时间即固化。

2.7.2 优点

a)空隙率低，可精确获得高的纤维含量；

b)铺层清洁，有利于健康和安全（似预浸）； c)可较预浸法成本低，此为主要的优点；

d)由于树脂仅能过织物厚度方向传递，故树脂未浸到白斑区可较SCRIMP（西曼复合材料公司树脂参入成型法—Seeman Composite Resin Infusion Molding Process）少。

2.7.3 缺点

a)目前仅用于宇航工业，还未推广；

b)虽然宇航工业用高压釜系统产非总是需要，但加热室和真空袋系统对于复合材料固化，总是不可少的； c)模具要求能经受树脂膜片的工艺温度（低温固化即需60-100ºC）； d)要求所用芯材能经受工艺温度和压力；

2.8 预浸料（高压釜）成型

图12

2.8.1 方法

预先在加热、加压或使用溶剂的条件下，将织物和（或）纤维预先用预催化树脂预浸渍。固化剂大多能在环境温度下，让预浸材料贮存几周或几个月，仍能保质使用。当要延长保持期，材料须在冷冻条件下贮存。树脂通常在环境温度下呈临界固态。故触摸预浸材料时有轻微的黏附感，象胶带似的。制作单向预浸渍材料的纤维直接由纱架下来，与树脂结合。预浸渍材料用手或机械铺于模具表面，通过真空袋抽真空，并通常加热到120-180ºC。使树脂重新流动，并最终固化。盛开附加压力通常藉助高压釜（实际上是一座压力加热罐）提供，它能对铺层施加达5个大气压的压力。

2.8.2 优点

a)预浸材料制造人员可精确地调整树脂/固化剂水平和树脂在纤维中的含量；可以可靠地得到高纤维含量。 b)材料于操作人员十分安全，无碍健康，操作清洁；

c)单向带纤维成本最低，因为毋须将纤维预先转为织物的二次加工过程；

d)由于制造过程采用可渗透的高粘度树脂，树脂化学性能力学和热性能可以是最适宜的； e)材料有效时间长（室温下可保质数月），这意味着可优化结构、复合材料易铺层； f)可能实现自动化和节省劳动力。

2.8.3 缺点

a)对于预浸织物，材料成本高；

b)通常要对高压釜固化复合材料制品，耗费大、作业慢、制品尺寸受限制； c)模具需能承受作业温度；

d)芯材需要承受作业温度和压力。

2.9 低温固化预浸料成型（CP）

图13

2.9.2 优点

a)预浸材料制造人员可精确地调整树脂/固化剂水平和树脂在纤维中的含量；可以可靠地得到高纤维含量。 b)材料于操作人员十分安全，无碍健康，操作清洁；

c)单向带纤维成本最低，因为毋须将纤维预先转为织物的二次加工过程；

d)由于制造过程采用可渗透的高粘度树脂，树脂化学性能力学和热性能可以是最适宜的； e)材料有效时间长（室温下可保质数月），这意味着可优化结构、复合材料易铺层； f)可能实现自动化和节省劳动力。 2.9.3 缺点

a)对于预浸织物，材料成本高；

b)通常要对高压釜固化复合材料制品，耗费大、作业慢、制品尺寸受限制； c)模具需能承受作业温度；

d)芯材需要承受作业温度和压力。

2.10 西曼复合材料公司树脂渗透成型法（SCRIMP） 柔性模具树脂渗透法（RIFT） 真空辅助树脂传递成型（VARTM）

图14

2.10.1 方法

SCRIMP,RIFT ,VARTM这三种工艺原理相似。它们都是将织物作为干铺层材料入模内，如同RTM。然后覆以剥离保护层和缝编非结构织物。整个铺层用真空袋覆罩好。袋无渗漏后，让树脂流到积层。树脂很容易流经非结构织物而在整个铺层分布。SCRIMP法在真空袋与铺层之间可置加压模块，利于提高制作表观与结构密实度。

2.10.2 优点

a)同RTM，但制品仅一面光，不似RTM两面光；

b)由于模具一半是真空袋，主模具仅需较低强度，故模具成本甚低； c)可制造大尺寸产品；

d)通常的湿法铺层工具可改进以用于这些成型法； e)一次作业即可生产芯材结构。

2.10.3 缺点

a)要完成好相对复杂的操作过程；

b)树脂粘度必须非常低，限制了制品的力学性能； c)存在铺层未浸到树脂，而造成的废品浪费的可能性；

3 玻璃纤维增强环氧树脂的应用

3.1 在航空、航天工业中的应用

［7］

我国高性能复合材料应用于航空业已有20多年历史，因玻璃纤维增强环氧树脂材料耐腐蚀、耐高温、耐辐射而且密度小、刚性好、强度高，所以广泛用于导弹弹头和卫星整流罩，宇宙飞船的防热材料，

［8］

飞行器的舰船的壳体、翼片和螺旋桨等。

3.2 在民用工业中的应用

玻璃纤维增强环氧树脂在民用工业中主要用于以下几个方面： a)玻璃钢的压力容器和管道 b)玻璃钢电机护环、套环等 c)防腐蚀制品 d)玻璃钢模具

主要产品：汽车仪表盘、保险杠、建筑门、窗、桌、沙发、电绝缘件小艇半成品、列车和卡车车身面板、艇、赛车、芯材粘结、方向舵管道、贮罐、气瓶(消防呼吸气瓶、压缩天然气瓶等)等。

4 发展趋势及展望

我国复合材料/玻璃钢工业研究起始于1958年，经过多年的发展，产量从1978年的6000多吨发展到2008年的295万吨，已经仅次于美国，跃居世界第2位。但在很多高新产业关于玻璃纤维增强环氧树脂的研究仍然远远不够，目前在很多产业方面，尤其在航空航天、飞机、建筑以及地铁和汽车产业中，有很多 …… 此处隐藏：2925字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……