复合材料实验 - 图文(5)

五、成型条件

料筒和喷嘴温度 1段（℃）2段（℃）3段（℃） 物料温度（℃） 模具温度 定模（℃） 动模（℃） 成型压力（kg/cm） 注射压力 ″ ″ ″ 保压压力 ″ ″ ″ 预塑压力 ″ ″ ″ 螺杆转速（转/分） 时间 （秒）

实验 9 复合材料真空导入成型工艺实验

一、 实验目的

1、 了解并且学会真空导入成型实验原理。

2、掌握复合材料成型工艺技术要点、操作程序和技巧

3、进一步理解不饱和聚酯树脂和胶衣树脂配方、凝胶等物理概念和实际意义。

二、 实验原理

随着在游艇、风力发电叶片等制品上的应用，真空导人工艺 (Vacuum Infusion Process，VIP )近几年得到了快速发展，作为一种相对高性能低成本的成型技术，正被越来越多的人认识和采用。

真空导人工艺具体的成型方法是将纤维增强材料直接铺放在模具上，在纤维增强材料上再铺放剥离层和高渗透介质，然后用真空薄膜包覆及密封，抽出体系中的空气，利用真空产生的负压把树脂注人并浸渍增强材料，最后充满整个模具。制品固化后，揭去真空材料，在模具上得到所需的制品。

真空导入工艺能被广泛的应用，有其理论基础的，这就是达西定律（Darcy’s Law）

2 t =? 2h/(2 k DP )

t 是导入时间，由四个参数来决定。

h-树脂粘度，从公式上可以看出所用树脂的粘度低，则所需导入时间就短，因此真空导入所

用的树脂粘度一般不能太高。这样可以使树脂能够快速的充满整个模具。

?-注射长度，指的树脂进料口与到达出料口的之间的距离，距离长当然所需的时间亦长。 DP-压力差, 体系内与体系外压力差值越大，对树脂的驱动力也越大，树脂流速越快，当然

所需导入时间也越短。

k = 渗透性，指玻纤，夹心材料等对树脂浸润好坏的参数。k值大说明浸润好，象连续毡，

多向毡要比方格布，短切毡易被树脂浸润。因此为了使得树脂在增强材料被压实的情况下能方便的充满体系，一般会人为设置一些导流槽，比如在夹心泡沫上下打孔等。

三、真空导入工艺优点及对原材料的要求

与其他工艺相比，真空导人工艺具有非常多的优点 ：①作为一种闭模成型工艺，树脂在固化过程中减少了交联单体的挥发 ，对环境几乎无污染 ，减少了操作者与有害物质的接触；②处于真空负压下的树脂能够完全浸渍纤维增强材料 ，并且体系中不留有多余的树脂，成型的制品纤维含量高、性能高 、孔隙率低 ；③在成型条件一样的情况下 ，真空导人工艺成型的制品具有很好的可重复性，受人为因素的影响减少 ，这对于重量要求稳定的玻璃钢制品是很关键的；④对模具要求不高 ，模具制作相对简单。使用单面模具，就可以得到两面光滑平整的制品，节约了模具制造成本。

由于真空导入工艺具有很多的优点 ，所以对原材料的要求就相对比较高，特别是对在真空负压下流动的树脂 ，①具有低粘度 ，一般需控制在300cP以下 ，仅借助真空即可在增强材料堆积的预成型体中流动 、浸透 ，而且要有足够长时间不变的最佳粘度和流动性 ；②能够常温固化 ，具有良好的力学性能 、低收缩 、低放热的性能；③具有较好的固化特性 ，有适宜的凝胶时间和快速固化的性能。凝胶时间太短树脂较难填满整个模腔，凝胶时间过长将会影响制品的脱模时间和生产效率。基体树脂是复合材料成型的基础材料 ，在真空导人工艺成型中，目前最常用的基体树脂是不饱和聚酯树脂 (U nsaturated Polyester Resins，UPR )，因为相对于乙烯基酯树脂和环氧树脂，不饱和聚酯树脂具有综合性能优良、价格低 、流动性能好 、易加工等一系列的特点。 四、 实验仪器及原料 1、实验仪器

真空泵，接口，压力表，导流管，脱模布，导流布，真空袋等等。 2、 实验原料

不饱和聚酯树脂、过氧化甲乙酮、环烷酸钴等 五、 实验步骤

1、准备模具

和其它积层工艺一样， 对VIP来说高质量的模具也是必须的。表面要有较高的硬度和较高的光泽，并且模具边缘至少保留15厘米，便于密封条和管路的铺设。对模具进行清理干净，然后打脱模蜡或抹脱模水。 2、施工胶衣面

可以根据制品的要求，可以用产品胶衣和打磨胶衣，选用类型有邻苯，间苯和乙烯基。用手刷和喷射的方法施工胶衣。 3、增强材料铺设

选用增强材料-玻璃纤维，碳纤维，夹心材料?这要依据制品强度要求来定。选择增强材料对积层工艺来说是很重要的一步，但对于VIP要多考虑几点。 虽然所有织物都可以用，但不同的材料和织法会影响树脂流速。

4、真空袋材料铺设

先铺上脱模布，接着是导流布，最后是真空袋。在合上真空袋之前，要仔细考虑树脂和抽真空管路的走向，否则有的地方树脂会无法浸润到。铺设时要非常小心，以免一些尖锐物刺破真空袋。

5、抽真空

铺完这些材料后，夹紧各进树脂管，对整个体系抽真空，尽量把体系中空气抽空，并检查气密性，这一步很关键，如有漏点存在，当树脂导入时，空气会进体入体系，气泡会在漏点向其它地方渗入，甚至于有可能整个制品报废。

6、配树脂

抽真空达到一定要求后，准备树脂。按凝胶时间配入相应的促进剂和固化剂，切记不能忘加固化剂，否则很难弥补。不过一般真空导入树脂含有固化指示剂，可以从颜色上来判断是否加了固化剂。

7、导入树脂

把进树脂管路插入配好的树脂桶中，根据进料顺序依次打开夹子，注意树脂桶的量，及时补充。

8、脱模

树脂凝胶固化到一定程度后，揭去真空袋材料。从模具上取出制品并进行后处理。

六、 思考题及实验感想

1、 真空导入法成型工艺有什么优点？ 2、 真空导入成型工艺对原料有什么要求？ 3、 实验感想

复合材料树脂传递模塑（RTM）成型工艺实验

一、 实验目的

1. 掌握RTM成型工艺，操作方法； 2. 了解RTM成型工艺的实验原理及影响因素 二、实验原理

树脂传递模塑成型简称RTM（Resin Transfer Molding）。RTM起始于50年代，是手糊成型工艺改进的一种闭模成型技术，可以生产出两面光的制品。在国外属于这一工艺范畴的还有树脂注射工艺（Resin Injection）和压力注射工艺(Pressure Infection)。

RTM的基本原理是将玻璃纤维增强材料铺放到闭模的模腔内，用压力将树脂胶液注入模腔，浸透玻纤增强材料，然后固化，脱模成型制品。

成型设备 RTM成型设备主要是树脂压注机和模具。①树脂压注机由树脂泵、注射枪组成。树脂泵是一组活塞式往复泵，最上端是一个空气动力泵。当压缩空气驱动空气泵活塞上下运动时，树脂泵将桶中树脂经过流量控制器、过滤器定量地抽入树脂贮存器，侧向杠杆使

固化剂泵运动，将固化剂定量地抽至贮存器。压缩空气充入两个贮存器，产生与泵压力相反的缓冲力，保证树脂和固化剂能稳定的流向注射枪头。注射枪口后有一个静态紊流混合器，可使树脂和固化剂在无气状态下混合均匀，然后经枪口注入模具，混合器后面设计有清洗剂入口，它与一个有0.28MPa压力的溶剂罐相联，当机器使用完后，打开开关，溶剂自动喷出，将注射枪清洗干净。②模具 RTM模具分玻璃钢模、玻璃钢表面镀金属模和金属模3种。玻璃钢模具容易制造，价格较低，聚酯玻璃钢模具可使用2000次，环氧玻璃钢模具可使用4000次。表面镀金属的玻璃钢模具可使用10000次以上。金属模具在RTM工艺中很少使用，一般来讲，RTM的模具费仅为SMC的2%～16%。 三、成型技术特点及应用

RTM成型技术的特点：①可以制造两面光的制品；②成型效率高，适合于中等规模 的玻璃钢产品生产（20000件/年以内）；③RTM为闭模操作，不污染环境，不损害工人健康；④增强材料可以任意方向铺放，容易实现按制品受力状况例题铺放增强材料；⑤原材料及能源消耗少；⑥建厂投资少，上马快。

RTM技术适用范围很广，目前已广泛用于建筑、交通、电讯、卫生、航空航天等工业 领域。已开发的产品有：汽车壳体及部件、娱乐车构件、螺旋浆、8.5m长的风力发电机叶片、天线 罩、机器罩、浴盆、沐浴间、游泳池板、座椅、水箱、电话亭、电线杆、小型游艇等

四、实验用原材料及仪器 （1）RTM原材料

RTM用的原材料有树脂体系、增强材料和填料。 树脂体系 RTM工艺用的树脂主要是不饱和聚酯树脂。

增强材料 一般RTM的增强材料主要是玻璃纤维，其含量为25%～45%（重量比）；常用的增强材料有玻璃纤维连续毡、复合毡及方格布。

填料 填料对RTM工艺很重要，它不仅能降低成本，改善性能，而且能在树脂固化放热阶段吸收热量。常用的填料有氢氧化铝、玻璃微珠、碳酸钙、云母等。其用量为20%～40%。

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