树脂导流工艺的介绍和对材料的要求 2008-6-12

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1、树脂导流工艺的介绍和对材料的要求胡培赢创德固赛（中国）投资有限公司电话02161191373传真02161191377文摘：文章在提出新的复合材料工艺分类的基础上，介绍了树脂导流工艺，以及实现树脂导流工艺对材料的要求。复合材料是基于结构设计和工艺设计基础上的材料，结构设计和工艺设计也在材料上显示出来。文章的最后探讨了如何选用合适的材料，结合铺层设计的基础上，如何实现树脂导流的工艺过程。主题词：树脂导流，泡沫芯材，复合材料概论关于复合材料的工艺，可以按照压力施加的方式、温度施加的方式以及树脂介入的方式，进行分类。小类的区分，可以结合模具的种类，例

2、如单面模具，双面模具，制造回转体在芯模基础上采用的缠绕工艺或者船舶制造过程中采用的一次性板条法。目前复合材料领域常用的加压方式主要有：热压罐加压、真空加压、压机模压等。加温的方式有：烘箱加热（空气对流加热）、热传导加热（也就是模具加热）以及红外加热等。树脂介入的方式可以采用胶膜，液体树脂手糊，液体树脂导入，做成纤维和增强织物编织或者预浸等。在不同的加热、加压和树脂介入的途径可以相互组合，形成一个复合材料的制造工艺。例如预浸料热压罐工艺，加压方式上，结合了主动加压和真空加压两种加压方式，采用烘箱加热，采用预浸介入树脂方式。模压RFI工艺采用压机加

3、压，树脂膜介入树脂，模具热传导加热。对于某一种工艺，也可以采用多种加热、加压或者树脂介入途径。例如，NLR在飞机复合材料口盖的研究中，采用了预浸料介入和树脂液体导流RTM工艺相结合，模具加热，模具加压的方式。真空导流（亦称为VARTM，SCRIMP，VIP或各种其他缩写）是一种用于生产纤维增强塑料（FRP）制件的层合工艺。将干性材料（毡，织物，缝合毡和泡沫芯）叠在一个阳模或阴模表面，使用薄的塑料真空袋或半刚性的对模沿着部件的周围密封。采用真空泵抽真空，施加大气压力，压实干性材料，并产生一个“真空间隙”。然后，通过按照策略放置树脂注胶管道将树脂注

4、入间隙。真空间隙和外部大气压力之间的压力差将树脂压入，注入多孔材料，直到完全浸润。真空始终保持，直到该部件固化，确保密实。11历史真空导流并不是一种新工艺。各种不同的导流工艺已经存在了好多年，虽然他们的应用并不是非常广泛。许多FRP生产厂家自主开发了导流方法，用于他们自己的工厂。这些工艺大多是即兴发明的，也没加以标准化或公之于众。不过，也确实有一些人对他们的导流方面的技术申请专利保护。马克法（MarcoMethod）是首个具有专利的真空导流技术，该技术在二十世纪四十年代后期，用于生产40’的海岸防卫巡逻艇的船体。尽管缺乏广泛的认可度，此方法还是

5、应用了几艘船只，这些船只一直服役到七十年代。加利福尼亚州的乔治.史密斯（GeorgeSmith）在1959年获得了另一项用于制作FRP泳池的相关导流技术专利。史密斯的专利包括一个树脂分布网络通道，该网络通道是一个主干体系，它能够在整个部件范围内，实现树脂的更均匀分布。1964年，德克萨斯州沃思堡（FortWorth）的米歇尔（Mitchell）和威廉姆斯（Williams）申请了首个包含芯材（例如PVC泡沫芯材和横切巴萨木芯材）使用的专利技术。他们的工艺技术是为航空宇航结构设计的。树脂导流工艺和手糊工艺相比的优点所有的树脂导流工艺在夹层结构构件

6、生产过程中，都具有低挥发释放的特点。如果使用的是聚酯树脂或者乙烯基树脂，相比手糊工艺的优点就显而易见了。另外，利用真空导流工艺，也能提高部件生产的重复性，减少次品的数量。如果采用了真空导流，夹层结构纤维含量会提高，因而力学性能也会提高；夹层结构中干斑和气孔的数量会减少，而且芯材和面板之间的粘接也会增强。制作大型夹层结构部件的劳动力成本也可以减少，实现合理成本制造。导流理论树脂为什么以及怎样在干性材料上流动？要想让树脂流动到期望的地方，需要做哪些工作？这些问题的答案融汇于HenryD’Arcy推导出的一个关于液体通过多孔介质的简单方程（该方程本来

7、是为水利灌溉用途而开发的。）方程1：D’Arcy的渗流控制方程其中：=粘度；树脂粘度=介质的渗透性；流动介质，玻璃纤维，等等。11=体积平均流体流速=压力梯度或大气压力与空腔内部之间的压力差从本方程中，我们可以看到粘度与树脂的流速成反比，或者说，树脂粘度越高，部件浸润的时间则越长。反之，材料的孔隙越多（K值越高），压力差越大，树脂流动越快。因此，理论上来说，要想优化导流过程，需要树脂需要非常稀（粘度低），材料孔隙非常多，压力差需要尽可能的大。真空导流工艺的分类存在不同的方法可以实现真空导流工艺。他们主要的区别是树脂注入干织物铺层的方式以及是不是

8、需要在树脂上再加压力。下面的表格中给出了不同的方法和工艺参数。树脂流动真空树脂的压力闭模方式真空导流，真空软膜0.5–1bar-真空袋真空导流，闭合F