樹脂傳遞模塑(Resin Transfer Moulding,簡稱RTM)是將樹脂注入到閉合模具中浸潤增強材料并固化的工藝方法。RTM成型工藝中,工藝參數(shù)如注射壓力、注射溫度、注膠口和排氣口的位置、纖維含量和結(jié)構、樹脂的性能、真空輔助成型時的真空度的大小和后固化等都會影響到復合材料的性能,在樹脂、纖維和模具構造確定的情況下,主要的影響因素是注射壓力、注射溫度、樹脂的黏度以及真空輔助成型時真空度的大小等。
RTM工藝希望的是在較低壓力下完成樹脂壓注。低的壓力有助于樹脂對纖維的浸潤,高的壓力有助于排出模具中的空氣,充滿模具空間,使得制件完整,所以有人贊成在樹脂傳遞初期使用低壓以使樹脂較好地浸潤纖維,而當模具型腔中已基本充滿樹脂時使用較大壓力以排出空氣¨。然而,由于壓力的高低決定模具的材料要求和結(jié)構設計,高的壓力需要高強度、高剛度的模具和較大的合模力。如果注膠壓力高而模具剛度小低,制造出的制件就會很差。
Spoerre等通過優(yōu)化工藝參數(shù)來制備高性能的復合材料,他們認為,樹脂的注射壓力必須進行優(yōu)化。因為壓力如果過高,會發(fā)生“樹脂沖刷”現(xiàn)象,并且會引起纖維位置的偏移,進而影響制件的最終力學性能;壓力如果過低,樹脂還沒有完全充滿模時,固化反應或許就開始了。
Cevdet等研究了在不同的樹脂注射壓力(101、203、304、405和506 kPa)下成型的碳纖維織物/環(huán)氧復合材料的彎曲性能和沖擊性能,具體數(shù)據(jù)見表1。研究發(fā)現(xiàn),樹脂注射壓力為203 kPa時,由于成型時樹脂均勻流動,形成的空隙率較小,因而對纖維有較好的浸潤,所以復合材料有最佳的力學性能;當壓力高于203 kPa時,纖維束之間的宏觀流動和纖維絲之間的微觀流動將會不一致,產(chǎn)生的空隙較多,并且纖維體積分數(shù)降低,制品的機械性能下降:當注射壓力為101 kPa時,由于充模時間過長,環(huán)氧樹脂和固化劑由于密度不同產(chǎn)生分離,不完全固化,制品性能較低。
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