是时候了,我国树脂基复合材料成型工艺该破旧立新了!.pdf

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1、是时候了，我国树脂基复合材料成型工艺该破旧立新了!董永祺捷要介绍了我国树脂基复合材料成型工艺已陈唱过时，必须破旧立掰的原医；R T M 和辐射麟化(圭羹有E B、u￥鬻 ：)鹃饶趱缝；褥窭的结论莛，耪脂基复合榜辩蛇最毪残羹技寒是R T M 成登+翳(或U V)溺化技术。R T M荚键词树脂基复合材料先进复合材料树脂传递模塑辐射固化墩子束固化紫外光嗣化1、概述|1 树舞警基复食材料在嚣涝、字舷照占据重要缝使研究开发复合化、智能化、多功能化和高性能化的新颖材料，是当今世界材料科学的发展趋势。其中，树脂基复合材料占据着熏要地位：1 以当代最先进的第四代战斗机美国F 一2 2 战斗机的材料为铡，树舞警

2、基复合材料、钛合金分掰主井为2 4 穰4 1，露铝合金、钢分剐降为1 5 和5：2 波音B _ 7 7 7 大型客机中复合材料占1 1(重赶比)，而其薪指标则升为6 0：3 树脂基复合材料占欧洲E F-2 0 0 战斗机(英、意、德和西共同研铡)的4 0，占R A H 一6 6 轻型隐身侦察攻击直升视麓5 2 9 其孛K e v l a r 的、C F 戆先进复台材料分剃占4 4 穰8 9)；【2】E u m f i g h t e r T y p h o o n大型客机骨架蒙皮(a i r f r a m e s u r f a c e)中G F、C F 复合材料占8 5：3 等等，可见一斑

3、。1 2 为什么说我国树脂基复合材料成型工艺该破旧立新了?蘩，我国复合材料工曼茯速发浸的进程孛，存在着许多阕题纛障碍，妇：原糖料稳割晶的成本暴贵、制品的成型上艺陈旧落后、复合材料回收再利用，等等，亟待研究解决!1 下面仅讨论树脂基复合材料成型工艺。众所周知，成型工艺的优劣直接彰镌其裁晶的质量、成本裙锩路。笔者主蕊认为选择成毽工艺的标准是：l、科技水平高，确保制品质优、符合市场要求。销路好；2、操作简便、安念且效率离；3、产品的性鑫妙价格比高：4、污染小，符合环保法规的严格要求。藩用上述标准来观察、衡量我国树脂基复合构守斗成登工艺的现获，莸不难发现：手霸耧喷射工：艺(开模模塑)严重蒋絷环境，劳动

4、条饲：恶劣?制品的质量低劣值得特别关注的是，手糊工艺“一片汪洋”，占的比重特大：S M C、B M C模塑和热压釜二正艺的设备费用昂贵，生产周期较长；等等，不能满足我国宇航业、国防建设、经济建设和环保法撬越来越严格、越高的要求。2、R T M 戒型工艺2 1 概述目前，在发达阉家里复合材料工业已由“产量大，大量消费”，步入“个性化、赢级产瑟，中等产量”的历史阶段。这样，正适含“个性化、高级产最，中等产量”要求鹩树脂传递模塑(R T M)工艺，就应运而获得了蓬勃发展。时至今1 3，该工艺呈现两大发展趋势：一、名目(变种)层出不穷(见表1)，覆这得盏于该王艺灵活、适应性好：、该工艺；：其他工艺有机

5、结合以剐的工艺(如：缠绕、拉挤)的制品当作预型坯的R T M 工艺，这可算是R T M 工艺甚至是复合材料工艺的一大突破。【7 一1 3 综上所述，“灵活”真可谓R T M 工艺的真实写照和代名词。闭模模甥工艺使用的模具是对模分上、下模具。它的下模一律都是厚实钢硬的(如：采用铝合金、F R P 或钢)。而上模则分为两种：l、跟下模一样厚实钢硬的(见图1)；2、较薄、柔软的(如：真空袋(见图2)或真空膜(见图3)。如同R T M 工艺一样，闭模模塑的名目(变种)及其模具的材质，也都是层出不穷的。1 0 P 憎S 3 甜c l I l m _ t o h 喇扣l h 一搴!o Il o 一幻掣I

6、h _图lR T M 原理(上、下模都是厚实坚硬的)图2R T M 模具上模为真空袋表l 形形色色的R T M 工艺 7 、1 0 序号名称英文名称工艺简介源自聚氨酯技术，闭模模塑，向l树脂传递模塑R T M(r e s i n t r a n s f e r m o l d i n g)模内注树脂，C F 含量2 0 4 5。真空辅助树脂注Y A m(V U U ma s s i s t e d利用真空(1 0 一2 8 英寸汞柱)树2射r e s i ni n j e c t i)脂吸入模内，吸入预性坯。V AR T M(V a C U U l I!a s s i s t e d利用真空吸

7、人树脂的R T M，制品3真空辅助R T MR e s i nt r a n s f e rm o l d i n g)里的空隙率更小。G F 含量高4真空R T MV R T M(v 删咖H T M)序号名舔英文名豁誓艺麓奔5真空没渍V I P(v a c u u mi n f u s i o np m c 哪)M P(v 蒯a b l ei n f u s i o n树脂借助囊空或喜重遴行6霹变波淡摸塑m o l d i n 8p r o c e s s)漉费秘浸浚T E R T M(t h e r m a l e x p a n s i o n预型坯里夹着芯材。芯材遇热膨7热膨胀R T

8、MR T M)胀恧压实额型坯，使制瀑致密g橡胶辅助R T MR A R T M(m b b e r a s s i s t e dR a M)用橡胶取代芯材的热膨胀R T M辫盟淀射循环梭靶R 楚(：端嬷i 西基。嚣：。c i 咒出匹龆利用真空又加压向多个模具内梦注撼强瑟成瑟流，蹇鬟矮裁 孛充塑m o l d i n g)分浸溃可使用多种预型坯、多种树脂，1 0共注射R T MC m T M(C O-i n j e c t i o nR T M)其有柔软爱瑟戆摸葵、囊空袋树脂液体浸渍工采用预型坯，从下模激入树脂，1 lB L I(r e s i n1 j q u j di n f u s i

9、o n)艺用热压釜的成型压力成璎1 2紫外线固化R T MU V 硎 1 0 0 0(与固化时间长短有关系)：2 03 法国宇航公司采用E B 躅化了直径4 m，长i o t a 的F R P 制品，固化周期约为热庄釜工艺忙1 l O。2 3 2 辐射固化技术的优点 1 、6 a、采用无膨胀的工装，在室温或低温下进行固化，制品不受温度的影响，因而产生的残余热应力小，制品的尺寸稳定性好；b、固化速度快，成型周期短，例如：加速器功率为5 0 K W 的E B 固化速度为1 2 0 0 k g h，远比热压釜工艺快：c、溶剂挥发物极少，对人和环境的危害极小；e、所使用的树脂在室温下的适用期(s h

10、e l fl 彘)很长，输入的能量和固化部位都可选择，还可连续固化，工艺操作很是方便；f、最适合固化面积大的制品。4、差距、结论4 1 差距如上所述，R T M 工艺、辐射固化技术具有一系列优点。然而，国内对这两种技术的研究起步较晚，数量较少面也窄，实用研究居多，理论研究更是凤毛麟角：R T M、辐射固化专用原材料、辅助材料有配套；该领域的生产实践经验贫乏，产品的性能、质量低下：国内技术先进、自动化程度高的生产设备(如：R T M 机、辐射固化等)稀罕。高精尖的测试仪器和软件几乎空白；等等所有这些与发达国家的差距甚远，真令业内人士焦虑、担忧!一1 7 4 2 结论G e o r g e 黼a

11、旆先生在题为撤换掉开模模塑，选用闭模模鳖吧!(S h u t i t m o v i n gi n t oc l o s e dm o u l d i n g)的调霹报告里，褥出了如下重要结论：随着时闯的接移，环保法规关于有机挥发物越来越严厉的这一现实，决定了复合材料工业势必选中闭模模塑工艺，而不再沿用传统的手糊、喷射王艺。【l o】上嚣2。2 节所列的一系列实例都有力证明：R T MT 艺成型先进复合材辩铡品的性能、质薰，可与预浸料、热压釜工艺的媲美，具有取代宇航业传统复合材料成型工艺(如：预浸料、热压釜等)的实力和巨大潜力。我蹒复合材料业要魏前辈予怒先生，高赡远隰在深入考察、研究分析发达国

12、家帮嚣内复合榜瓣工业的现状和发展趋势的基础上，得出了科学结论：我囡复会材料成型工艺已陈旧落蜃，目前已经到了不得不破I S 2 新的时候了：而R T M 工艺和辐射固化 注】技术是最佳扣：工艺方案(注：原文：电子寨(E S)霞纯。考虑蓟U V 露纯与E B 阖亿都其有共弱优赢，都值得推广应用，故笔者猛做此改动)。综上所述，结论是：一般地说最佳树脂基复合材料成型技术是R T M 成烈+辐射固化技术。当然，具体闻题簧具体分析，例如：棒状F R P 制晶(如：光缆的中l m m F R P 芯的最佳成型Z 艺；当然是拉挤成型E B(或U V)固化技术；F R P 波形瓦的最佳成型工艺，蛊然是手糊+E

13、S(或t r y)固化技术：火箭、导弹的F R P 外壳的最佳成型工艺，必然是缠绕成型+E B(或u v)固化技术；等等。参考文献1 千翘等：值得重视的复合材料研究薪动向，宇航材料工艺，1 9 9 7(1)7 1 l2 军用材料的应蔫及发震趋势，橱瓣导撮，2 0 0 0(1)1 3 一1 63R e i n f o r c e d 醐斑凑2 0 0 2(7、8)4 0 4 34 段华军等：m M 工艺国内夕 研究现状，玻璃钢复合材料2 0 0 0(5)稻一4 85 强挺等：酚醛复舍耪辩懿R T M 熔芯藏鍪，芰翟受辩盎耀，2 0 0 I(4)1 0 一1 26 包建义等：复合材料辐射固化技术与

14、传统王艺的结合，宇航材料工艺，2 0 0 0(5)1 9 2 37 各式备样的R T M 成型技术，玻璃钢2 0 0 2(3)4 6、68R e i n f o r c e d 职越匹镄2 0 0 2(4)1 7“9 马青松筹：树脂传递模塑复合材料新正艺，材料科学与工程，2 0 0 0(4)9 2 9 r 71 0R e i n f o r c e dP l a s t i c s2 0 0 2(5)1 8 2 41 1 复合_ 材料学报，2 0 0 0(4)3 2 3 71 2 玻璃钢复合材料，2 0 0 0(1 1)1 5 一1 81 3R e i n f o r c e dP l a s

15、 t i c s2 0 0 2(2)4 毒一斡1 4 吕智：双马来酰弧胺树脂及其碳纤维复合材料的电予束辅助固化。玻璃钢复台材料，1 9 9 9(1)2 0-2 31 5 王喜等：有机胺对R T M 注射厢树日旨性能的影响，玻璃钢复合材料，1 9 9 8(3)3-61 6 昌勰等：R T M 工艺充模过器数值摸揆，复合材料学摄，1 9 9 9(1)1 3 1 1 3 61 7 胡晓斌等：R T M 连续长纤维毡增强复合材料的强度分析，玻璃钢复合材料，1 9 9 8(3)3-61 8 李文蜂等：适霜予室滠R T M-r 艺钓氰酸魏树蠹基体鹣研究，航空奉|籽学报，(9)2 6 2 91 9 郭世蜂等：R T M 用耐离温树脂研制，宇航材料王艺，2 0 0 1(2)3 6 3 72 0 张成武：国内R T M 成獭中应该解决的几个问联，玻璃钢复合材科，1 9 9 8(2)3 6 3 8是时候了，我国树脂基复合材料成型工艺该破旧立新了!是时候了，我国树脂基复合材料成型工艺该破旧立新了!作者：董永祺作者单位：本文链接：http:/