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1、24樹脂傳遞模塑工藝中工藝參數(shù)對樹脂-纖維界面的影響2002年3月樹脂傳遞模塑工藝中工藝參數(shù)對樹脂-纖維界面的影響邱桂杰(武漢理工大學(xué)430070)摘要:本文系統(tǒng)研究了工藝參數(shù)對由樹脂傳遞模塑成型的復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和樹脂-纖維界面的影響。這些參數(shù)包括注射壓力和模腔/纖維氈的溫度。在較低的注射壓力和較高的成型溫度下,纖維得到良好的浸潤和粘結(jié),成型復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度也較高。關(guān)鍵詞:RTM注射壓力溫度界面1概述強(qiáng)材料與樹脂接觸的時(shí)間短,容易形成不良的樹脂從產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性和用途的廣泛性來看,樹脂傳-纖維結(jié)合界面。如果纖維未得到完全浸潤,復(fù)合
2、遞模塑(RTM)是生產(chǎn)高性能復(fù)合材料很有發(fā)展?jié)摬牧蠘?gòu)件的強(qiáng)度不高。浸潤不完全容易引起界面處力的成型工藝。推動(dòng)RTM迅速發(fā)展的一個(gè)主要因產(chǎn)生氣泡,這些氣泡導(dǎo)致應(yīng)力集中,使復(fù)合材料性能素是近年來汽車工業(yè)的發(fā)展。汽車工業(yè)看準(zhǔn)了下降。浸潤流動(dòng)主要是與樹脂和纖維表面張力的差異有關(guān)。如果樹脂的表面張力低于增強(qiáng)材料的表面RTM工藝過程的低能耗和低合模壓力。RTM成型張力,則浸潤得以進(jìn)行。工藝在航空及相關(guān)行業(yè)中得到應(yīng)用,取代了以往的在RTM工藝中,除了樹脂固化,樹脂和纖維的手糊預(yù)浸料和高壓釜成型,以節(jié)約成本、改善產(chǎn)品的物理/化學(xué)結(jié)合也是很重要的。工藝過程中,樹脂和
3、一致性、縮短生產(chǎn)周期。同時(shí)對苯乙烯和其他化學(xué)纖維在樹脂基體固化之前迅速而準(zhǔn)確的結(jié)合。樹脂試劑釋放量的限制使手糊和噴射成型工藝逐漸向閉模成型工藝轉(zhuǎn)變[1]。作為新興工藝,RTM工藝中固化(例如凝膠或玻璃化)只需幾分鐘,所以樹脂-纖維界面要在較短的浸潤時(shí)間內(nèi)形成。由于RTM還存在著許多尚未解決的問題。有關(guān)成型工藝參數(shù)工藝中浸潤時(shí)間短,界面結(jié)合主要取決于化學(xué)反應(yīng)和材料選擇方面的技術(shù)資料比較少,一般是根據(jù)經(jīng)而不是物理反應(yīng)。纖維浸潤劑以薄的固體薄膜的形驗(yàn)或根據(jù)相似的工藝,如傳統(tǒng)的反應(yīng)注射模塑成型式附著在纖維表面上,可以改善界面處的化學(xué)和物工藝作出選擇。理行為
4、,因此必須與樹脂相容以利于樹脂的滲透以及在復(fù)合材料成型工藝中,樹脂的流動(dòng)和固化對化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生。纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料最終的最終產(chǎn)品的微觀結(jié)構(gòu)有很重要的影響,從而影響到機(jī)械性能在很大程度上取決于樹脂對纖維的浸潤程復(fù)合材料構(gòu)件的性能。眾多的傳統(tǒng)工藝中,如注射[4]度以及粘著效果。因此,理解和控制RTM充模流模塑,手糊預(yù)成型和片狀模塑料(SMC)的模壓成型動(dòng)(充模和纖維浸潤)以及固化過程中發(fā)生的反應(yīng)(樹工藝,樹脂和纖維都預(yù)混很長一段時(shí)間,這就使得樹脂基體的固化和樹脂/浸潤劑的反應(yīng))是很重要的。脂和纖維能夠得到密切接觸,形成良好的結(jié)合界面。本文的工作是研
5、究RTM工藝中樹脂-纖維的因此,了解成型工藝中樹脂的流動(dòng)對于確定纖維類浸潤與結(jié)合情況,并進(jìn)行了兩類實(shí)驗(yàn):成型實(shí)驗(yàn),型和鋪層方向是很有必要的。在RTM工藝中所用分析工藝條件對樹脂-纖維界面上的浸潤以及結(jié)合的增強(qiáng)材料都是未浸潤的,此類工藝的關(guān)鍵就是對的影響;流動(dòng)觀察實(shí)驗(yàn),研究流動(dòng)速率和溫度對充這些網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的完全浸潤。在這些材料中同時(shí)發(fā)生兩種流動(dòng)[2,3],一種是充模過程,即樹脂充滿整個(gè)模模和浸潤過程相互作用的影響。腔的過程(宏觀流動(dòng));另外一種就是浸潤流動(dòng),即樹2實(shí)驗(yàn)脂向纖維束內(nèi)滲透的過程(微觀流動(dòng))。宏觀流動(dòng)發(fā)2.1原材料生在纖維束周圍,而微觀
6、流動(dòng)發(fā)生在纖維絲周圍。實(shí)驗(yàn)中選用E玻璃纖維連續(xù)氈和編織的單向樹脂注入模腔的過程中,樹脂必須迅速地充滿模腔玻璃纖維氈-為增強(qiáng)材料,并經(jīng)過一定的表面處理。并在化學(xué)反應(yīng)發(fā)生之前浸透所有的單根纖維絲。增實(shí)驗(yàn)中所應(yīng)用的兩種基體樹脂是聚氨酯(PU)和聚FRP/CM2002No.22002年3月玻璃鋼/復(fù)合材料25氨酯與不飽和聚酯樹脂(PUUPE)的混合物。流動(dòng)前沿。實(shí)驗(yàn)分別在兩種不同流動(dòng)速率下和兩種2.2流動(dòng)觀察實(shí)驗(yàn)不同樹脂溫度下進(jìn)行。為了研究樹脂注射過程中浸實(shí)驗(yàn)中所使用的透明模具是由PMMA制成潤和充模之間的相互作用,消除粘接的影響是很有必的,模腔的
7、尺寸為400!244!3mm,使用簡易注射要的(這就是保證沒有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生)。本文使用一裝置將樹脂注入模具中。顯微鏡在放大20倍下觀察種非反應(yīng)性的樹脂-DOP油來做流動(dòng)觀察實(shí)驗(yàn)。圖1室溫下流動(dòng)速率對流動(dòng)前沿形態(tài)的影響圖1給出了流動(dòng)速率對流動(dòng)前沿形態(tài)的影響。流動(dòng)觀察實(shí)驗(yàn)中無法控制模具的溫度。為了研在較高流速下,纖維束間的流動(dòng)(宏觀流動(dòng))要超前究溫度的影響,實(shí)驗(yàn)在兩個(gè)不同的溫度下進(jìn)行(60?于纖維束內(nèi)的流動(dòng)(微觀流動(dòng))。因?yàn)槊渴w維含有和5?下的膠液,模具處于環(huán)境溫度下),控制樹脂大量的纖維絲,纖維束內(nèi)的空間比纖維束間的空間的流速在較低的范圍內(nèi),
8、結(jié)果見圖2。從圖中可以要小得多,因此纖維絲的滲透率遠(yuǎn)比纖維氈的滲透看出,在兩種情況下纖維束內(nèi)的流動(dòng)前沿都要超前率小。在較高
