航空RTM复合材料用原材料的发展.pdf

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1、98垒国高分子材料工程应用研讨会沧丈集,53航空RTM复合材料用原材料的发展许亚洪(北京航空材料研究院，北京100095)陈静(石家庄焦化厂．石家庄050031)摘要本文介绍了目前国内外RTM复合材料原材料的发展状况：并对RTM复合材料在航空领域中的应用略作介绍。关键词RTM复合材料．原材料，航空应用1前言树脂基复合材料的研究与成型工艺有着密切的关系，而原材料的研究与发展对成型工艺有重要的影响。随着复合材料应用及品种的不断发展，非热压罐成型工艺在航空复合材料中也迅速发展起来，RTM(树脂传递模成型)成型

2、工艺由于其潜在优势，在诸多工艺中越来越受到人们的重视，近些年有关RTM技术的研究报告也显著增多⋯。RTM复合材料在航空领域中的应用也从半个世纪前实芯壁雷达罩扩展到其他结构件及半结构件。本文主要介绍RTM复合材料原材料的发展状况及RTM复合材料在航空领域中的应用。2先进RTM复合材料用树脂先进RTM复合材料选用的树脂目前主要有：乙烯基树脂(vE)．环氧树脂(EP)，双马来酰亚胺村脂(BMI)，氰酸脂树脂(CE)等E“。可根据使用要求的不同而选用不同种类的树脂。表l是几种航空RTM树脂的性能概况。21雷达罩

3、用树脂雷达罩用树脂目前应用的有3类：环氧，双马和氰酸脂。环氧树脂：基本组分是选用高纯度环氧，固化剂为液态酸酐。注射温度为30--40"C．树脂固化按酸酐体系进行。这种体系在注射温度下具有较低的粘度．对纤维具有较好的浸润性，所成型的雷达罩能满足使用要求，成本较低。双马树脂：国内应用最为成熟的是西工大研制的双马4503A体系，该体系在室温下的粘度小于500cps，因此可室温注射，树脂固化后具有非常好电性能，雷达罩的性能达到美军标准。但由于是双马树腊，此体系固化温度较高．后处理时间较长。对于氰酸腊树脂．国内目

4、前还没有理想的树脂体系，但这类树脂电性能很好．固化温度较低且周期较短。2．2结构件用树脂航空复合材料结构件所选用的树脂必须满足这样的条件：湿热环境中的最高长期使用温度至少为150"C．固化后复合材料具有令人满意的韧性。因此．单纯的环氧体系已不能满足使用要求．因为环氧的最高长期使用温度为130"C。故航空RTM结构复合材料选用的树脂目前有两类：一类是氰酸脂改性的环氧(典型的代表为PR500)，这类树脂固化后韧性较好．玻璃化温度2。。℃左右，由，吸湿率小丁】7％．故在湿热环境中的最高&期使用温度可达iSOE

5、。另一类是改性的双马树脂．这类树脂韧性亦较好，吸湿率在3％左右．热变形温度在250"C以54’98全国高分子材料工程应用研讨会论文集上．在湿热环境中的最高长期使用温度也在150"C以上，不足之处是固化温度较高，后固化时间亦较长。用这两类树脂已做成的RTM复合材料构件有进气道前缘、正弦波梁、机翼、机身蒙皮、尾部整流锥、推进器转向风门、导弹机翼等。表1几种RTM树脂性能概况3航空RTM复合材料用增强材料31纤维种类一般而言．航空常用的纤维及其织物均可作为RTM复合材料的增强材料。玻璃纤维：玻璃纤维增强的RT

6、M复合材料一般作为雷达罩使用，这是因为这种复合材料具有令人满意的透波性，有关国家的玻璃纤维性能如表2所示。但髓着航空技术的发展．人们又开发出新型的玻璃基纤维，具育代表性的是石英玻璃纤维和空芯玻璃纤维。这两种纤维都具有非常好的电性能．但空芯玻璃纤维的成本却比石英玻璃纤维的成本少得多。空芯玻璃纤维复合材料在成型时．为防止空芯被压实．成型压力不易过高．由此出发，RTM工艺成型空芯玻璃纤维复合材料是再恰当不过了。空芯玻璃纤维复合材料由于良好的电磁波透过性．更不易被雷达发现，从而提高飞机的隐身性，这将会进一步引起

7、军用飞机的兴趣。碳纤维：碳纤维在航空工业中的应用占有举足轻重的地位．由于其比强度比模量大、耐热性高及化学稳定性好，是～种目自i被受重视的高性能材料之一，可以分为高强、高模两类．航空应用～般选择高强碳纤维(表3)。芳纶纤维：这类纤维具有高的力学性能．低密度．断裂延伸率大．韧性较其它纤维好，但吸湿较大．横向压缩强度较小．Kevlar．49、Kevlar．29是它们的代表．在航空工业中应用也较广泛。32纤维编织98全国岛分子材料工程应用研讨会论文集55纤维编织技术H是当今复合材料制造工业中的一个重要发展方向，

8、是实现复合材料结构设计的手段选用不同种类的纤维，基于材料设计的理论，应用编织技术，在保证r主能的前提下与RTM技术相结合就可以使复合材料的原材料成本(纤维混编)、制造成本等降到最小值。表2几个国家玻璃纤维的性能概况表3航空常用几种碳纤维的基本性能主些型呈亘丝!里查鏖型!蔓垫壁堡鏖鱼些垫塑堡量鱼旦堡塑圭：!AlnocoT300717636523114BASFHerculesTomybldustries49637953535I402742454