真空辅助树脂传递注塑纺织复合材料成型工艺李炜,罗永康(东华大学纺织学院,上海2仪旧51)摘要介绍了适合于大型复合材料制作的低成本生产工艺—真空辅助树脂传递注塑工艺。就真空辅助树脂传递注塑工艺在实施、应用中普遥存在的问题和提高产品质童的方法,从成型工艺的特点、原理、加工中的关健技术以及产品开发和应用领域等方面做了详细的介绍,为今后国内企业采用这种新型的成型加工工艺提供了一定的借鉴和指导。关健词真空辅助树脂传递注塑纺织复合材料渗透率增强材料树脂0引言先进复合材料以其优异的性能(如高比刚性、高比强度、强耐腐蚀性等),已经被广泛地应用于船舶、航空、建筑、交通以及运动、休闲用品等领域。然而,对于几何形状复杂的大型夹芯和加筋构件,由于尺寸大、性能要求高,采用缠绕、模压等工艺成型困难,而采用手糊或喷射成型则制品的质量得不到保证,因此传统的成型工艺在成型大型复杂结构件时存在难以逾越的技术障碍,严重影响了复合材料的广泛应用。RTM工艺,即树脂传递模塑工艺具有生产周期短、劳动力成本低、环境污染少、制造尺寸精确、外形光滑、可制造复杂产品等优点,特别是随着低勃度树脂的开发,使得注塑大型制件成为可能;同时,由于纺织预成型件技术的不断完善,例如:机织(weaving)、编织(braiding)、针织(kniting)以及缝编(stitching),使得模塑成型的成本大大降低了。近几年来,更是受到来自减少污染物排放的新的环保要求,使闭模成型复合材料工艺日益受到重视,特别是促进了RTM及其相关加工技术的不断演变与发展。目前,RTM成型工艺己广泛应用于建筑、交通、航天航空、电讯、舰船等领域。RTM工艺根据其加工方法的具体实施特点,有许多不同的种类。目前作为制造大型制件的低成本化加工技术之一的真空辅助树脂传递注塑(vARTM戊IP那ARI)得到了业界人士的关注。该成型方法主要是依靠真空,将树脂吸人模具中,也可以同时利用压力将树脂压入,从而达到树脂浸润纺织预成型体的目的,制品孔隙一般较少,纤维含量较之手工铺放有很大的提高。其中应用最为广泛的是S沈mann复合材料树脂浸渍模塑工艺(SCRI州[P侧),它利用真空将树脂吸人真空袋中,在高渗透率介质层的作用下,让树脂快速地浸渍大面积的纺织预成型体,然后树脂在真空作用下,进一步沿纺织预成型体的深度方向浸渍。1真空辅助树脂传递注塑的加工工艺真空辅助树脂传递注塑(VARTM)适用于质量要求高、小批量和尺寸较大的制品。它和传统的热压峨成型工艺相比,具有模具成本低,树脂室温固化以及几乎无制品尺寸限制等突出的特点。在国外VARTM已成功地用于舰船、军事设施、国防工程、航空和民用工业等领域。目前,真空辅助树脂传递注塑中应用最广泛的工艺之一—SCR1MP’俐成型工艺,是在20世纪80年代后期在RTM工艺基础上发展起来的低成本、适合制作大型复合材料制品的成型工艺。该加工工艺的成品有较好的品质(如孔隙率低、纤维含量高和良好的机械性能),并且可以将挥发性有毒气体的排放量控制在最小的程度。SCRIMP真空辅助树脂传递注塑是利用薄膜将增强材料密封于单边模具上,完全借助于真空将低勃度树脂吸人,利用高渗透率介质沿增强材料的表面快速浸渍,并同时向增强材料厚度方向进行浸润的加工工艺。图1为SCRIMP工艺的示意图。用这种方法加工的复合材料,纤维含量高,制品力学性能优良,而且产品尺寸不受限制,尤其适合制作大型制品。最近,由于树脂体系和纺织增强材料成型技术的不断发展,航空·1314·制造者们也对VARTM表现出了浓厚的兴趣,主要表现为采用碳纤维一环氧树脂、碳纤维一双马来酞亚胺树脂的复合材料。图1段竹narm复合材料树脂浸演模塑工艺示意图和传统的开模成型工艺相比,岌卫IM[P成型工艺具有许多的优点。岌卫IN[P工艺比手工铺放节约成本约50%,树脂浪费率低于5%,特别是加工过程的环保性,是义卫IN田工艺最突出的优点。段卫INIP由于是采用闭模成型工艺,挥发性有机物和有毒空气污染物均受到很大程度的控制,而开模成型的苯乙烯的挥发量高达35%一45%。岌卫压甲工艺特别适合制造较大的制品,并且可以进行芯材、加筋结构件的一次成型以及厚的、大型复杂几何形状的制造。采用厌卫压护制作的构件,不论是同一构件还是构件与构件间,制品都有保持着良...
