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1、24树脂传递模塑工艺中工艺参数对树脂-纤维界面的影响2002年3月树脂传递模塑工艺中工艺参数对树脂-纤维界面的影响邱桂杰(武汉理工大学430070)摘要:本文系统研究了工艺参数对由树脂传递模塑成型的复合材料的拉伸强度和树脂-纤维界面的影响。这些参数包括注射压力和模腔/纤维毡的温度。在较低的注射压力和较高的成型温度下,纤维得到良好的浸润和粘结,成型复合材料的拉伸强度也较高。关键词:RTM注射压力温度界面1概述强材料与树脂接触的时间短,容易形成不良的树脂从产品的经济性和用途的广泛性来看,树脂传-纤维结合界面。如果纤维未得到完全浸润,复合
2、递模塑(RTM)是生产高性能复合材料很有发展潜材料构件的强度不高。浸润不完全容易引起界面处力的成型工艺。推动RTM迅速发展的一个主要因产生气泡,这些气泡导致应力集中,使复合材料性能素是近年来汽车工业的发展。汽车工业看准了下降。浸润流动主要是与树脂和纤维表面张力的差异有关。如果树脂的表面张力低于增强材料的表面RTM工艺过程的低能耗和低合模压力。RTM成型张力,则浸润得以进行。工艺在航空及相关行业中得到应用,取代了以往的在RTM工艺中,除了树脂固化,树脂和纤维的手糊预浸料和高压釜成型,以节约成本、改善产品的物理/化学结合也是很重要的。工艺过程中,树脂和
3、一致性、缩短生产周期。同时对苯乙烯和其他化学纤维在树脂基体固化之前迅速而准确的结合。树脂试剂释放量的限制使手糊和喷射成型工艺逐渐向闭模成型工艺转变[1]。作为新兴工艺,RTM工艺中固化(例如凝胶或玻璃化)只需几分钟,所以树脂-纤维界面要在较短的浸润时间内形成。由于RTM还存在着许多尚未解决的问题。有关成型工艺参数工艺中浸润时间短,界面结合主要取决于化学反应和材料选择方面的技术资料比较少,一般是根据经而不是物理反应。纤维浸润剂以薄的固体薄膜的形验或根据相似的工艺,如传统的反应注射模塑成型式附着在纤维表面上,可以改善界面处的化学和物工艺作出选择。理行为
4、,因此必须与树脂相容以利于树脂的渗透以及在复合材料成型工艺中,树脂的流动和固化对化学反应的发生。纤维增强聚合物复合材料最终的最终产品的微观结构有很重要的影响,从而影响到机械性能在很大程度上取决于树脂对纤维的浸润程复合材料构件的性能。众多的传统工艺中,如注射[4]度以及粘着效果。因此,理解和控制RTM充模流模塑,手糊预成型和片状模塑料(SMC)的模压成型动(充模和纤维浸润)以及固化过程中发生的反应(树工艺,树脂和纤维都预混很长一段时间,这就使得树脂基体的固化和树脂/浸润剂的反应)是很重要的。脂和纤维能够得到密切接触,形成良好的结合界面。本文的工作是研
5、究RTM工艺中树脂-纤维的因此,了解成型工艺中树脂的流动对于确定纤维类浸润与结合情况,并进行了两类实验:成型实验,型和铺层方向是很有必要的。在RTM工艺中所用分析工艺条件对树脂-纤维界面上的浸润以及结合的增强材料都是未浸润的,此类工艺的关键就是对的影响;流动观察实验,研究流动速率和温度对充这些网状结构的完全浸润。在这些材料中同时发生两种流动[2,3],一种是充模过程,即树脂充满整个模模和浸润过程相互作用的影响。腔的过程(宏观流动);另外一种就是浸润流动,即树2实验脂向纤维束内渗透的过程(微观流动)。宏观流动发2.1原材料生在纤维束周围,而微观
6、流动发生在纤维丝周围。实验中选用E玻璃纤维连续毡和编织的单向树脂注入模腔的过程中,树脂必须迅速地充满模腔玻璃纤维毡-为增强材料,并经过一定的表面处理。并在化学反应发生之前浸透所有的单根纤维丝。增实验中所应用的两种基体树脂是聚氨酯(PU)和聚FRP/CM2002No.22002年3月玻璃钢/复合材料25氨酯与不饱和聚酯树脂(PUUPE)的混合物。流动前沿。实验分别在两种不同流动速率下和两种2.2流动观察实验不同树脂温度下进行。为了研究树脂注射过程中浸实验中所使用的透明模具是由PMMA制成润和充模之间的相互作用,消除粘接的影响是很有必的,模腔的
7、尺寸为400!244!3mm,使用简易注射要的(这就是保证没有化学反应发生)。本文使用一装置将树脂注入模具中。显微镜在放大20倍下观察种非反应性的树脂-DOP油来做流动观察实验。图1室温下流动速率对流动前沿形态的影响图1给出了流动速率对流动前沿形态的影响。流动观察实验中无法控制模具的温度。为了研在较高流速下,纤维束间的流动(宏观流动)要超前究温度的影响,实验在两个不同的温度下进行(60∀于纤维束内的流动(微观流动)。因为每束纤维含有和5∀下的胶液,模具处于环境温度下),控制树脂大量的纤维丝,纤维束内的空间比纤维束间的空间的流速在较低的范围内,
8、结果见图2。从图中可以要小得多,因此纤维丝的渗透率远比纤维毡的渗透看出,在两种情况下纤维束内的流动前沿都要超前率小。在较高
