热塑性树脂在真空导入、RTM成型工艺中的应用

真空辅助RTM成型技术的研究[1]

真空辅助RTM成型技术的研究Ξ 李柏松　王继辉　邓京兰 (武汉工业大学材料复合新技术国家实验室,武汉430070) 摘要:　本文详细介绍了目前RT M工艺中最先进的两种真空辅助成型技术高渗透介质辅助成型及引流槽辅助成型。采用这两种技术的RT M工艺能够制造超厚超大的产品,适应更加广阔市场需求。同时,真空辅助RT M成型技术也将RT M工艺的应用领域进一步扩大。 关键词:　RT M　真空辅助成型　高渗透性介质　引流槽 1　前　言 树脂传递模塑成型(RT M)工艺自90年代以来, 得到越来越广泛的应用。传统的RT M工艺是将纤维 增强材料铺放到闭合的模腔中,用压力将树脂注入模 腔,树脂浸透纤维增强材料,然后固化,脱模成型制 品。这一方法受到材料品种及其性能的限制,很难适 应大尺寸及厚壁制品的生产要求。由于闭模操作,虽 然人们采用各种各样的方法,也很难将制品的缺陷降 到一个可以普遍接受的水平。随着复合材料工业对 成型工艺的要求越来越高,特别是对成型工艺的环保 及成本方面的要求越来越高。近年来,国外研制开发 了真空辅助RT M成型技术(Vacuum-Assisted Resin Trans fer M olding)简称VART M。与传统的RT M工艺相比,其模具成本可以降低50-70%,使用这一工艺在成型过程中有机挥发物(VOC)非常少,充分满足了人们对环保的要求,并且成型适应性好,因为真空辅助,可以充分消除气泡。这一工艺制造的单件制品的最大表面积可以达到186m2,厚度150mm〔1〕,纤维重量含量最大可达75～80%〔2〕。正因为这些优点,这一技术正迅速地得到推广。 2　VART M工艺 VART M工艺是最近几年发展起来的一种改进的RT M工艺。其基本方法是使用敞开模具成型制品。这里所说的敞开模具是相对传统的RT M的双层硬质闭合模具而言的,VART M模具只有一层硬质模板,纤维增强材料按规定的尺寸及厚度铺放在模板上,用真空袋包覆,并密封四周,真空袋采用尼龙或硅树脂制成。注射口设在模具的一端,而出口则设在另一端,注射口与RT M喷枪相连,出口与真空泵相连。当模具密封完好,确认无空气泄漏后,开动真空泵抽真空。达到一定真空度后,开始注入树脂,固化成型。 2. 1　高渗透介质辅助VARTM工艺 形状复杂的大型厚壁制品,在充模过程中,对于树脂胶液在模腔内的流动时间及流动模式的预测至关重要,准确的流动时间及流动模式对于调整树脂的凝胶时间,保证树脂对纤维增强材料的浸透起着关键作用。对此美国俄亥俄大学的L.James Lee〔1〕等人采用高渗透介质辅助的VART M工艺,借助高渗透介质对流动的帮助可以预测树脂在模腔内的流动情况。高渗透介质辅助VART M工艺中,纤维增强材料直接铺放在硬质模板上,在纤维增强材料顶上铺设一层剥离层,剥离层通常是一层很薄的低孔隙率、低渗透率的纤维织物,剥离层上铺放高渗透介质,然后用其真空袋包覆、密封、结构形式如图1所示。 图1　高渗透介质辅助VART M结构 对于单纯的平面流动,高渗透介质的渗透率可以用下面的方程来描述: t= μ< 2kP0 s2(1)这里,s是从注射口到流动前缘的距离,t是相应的时间,μ是树脂胶液的粘度,P o是注射口处的压力,<是高渗透介质的孔隙率,采用的高渗透介质孔隙率一般为0.85-0.88。树脂胶液在高渗透介质中的流动时间可以决定纤维织物在充模过程中的渗透率。这是因为真空辅助RT M工艺过程中树脂胶液是在两种截然不同的多孔介质内造成的。模腔内树脂胶液的流动行为可以用如下达西定理和连续方程进行控制: ? V=0(2) 71 　2001年1月 Ξ国家自然科学基金资助项目(19872051)和高等学校骨干教师资助计划资助项目 玻璃钢/复合材料 FRP/C M　20011No.1

VARI成型实验讨论

VARI成型实验及讨论 一.实验目的和要求 本次实验通过实际操作，加深对真空辅助成型技术（此后简称VARI成型）的了解，熟悉其工艺原理、操作要求以及技术要求等。同时通过课后自主学习，了解VARI成型工艺发展现状，分析其存在的问题和不足。 VARI成型是借助成型袋与模具之间抽真空形成的负压对复合材料坯料进行加压，利用树脂的流动、渗透实现对纤维及其职务浸渍，并在真空压力下固化成型的方法。 该成型工艺有如下技术要求： （1）采用粘度低、力学性能好的树脂; （2）树脂粘度应在0. 1~0. 3Pa·s 范围内，便于流动和渗透; （3）足够长时间内树脂粘度不超出0. 3Pa·s; （4）树脂对纤维浸润角小于8° ; （5）足够的真空度，真空度不低于-97KPa; （6）选择合适的导流介质，利于树脂流动和渗透; （7）保证良好的密封，防止空气进入体系而产生气泡; （8）合理的流道设计，避免缺陷的产生。 二.实验设备及要求 下图为VARI成型工艺图： 下图为VARI成型封装示意图：

由于工艺特殊，VARI成型工艺对树脂体系、封装系统、控制有特定的要求：（1）黏度低，粘度范围：0.1-0.3Pa.s; （2）足够长时间内黏度不变，有利于浸透、排气; （3）可在较低温度下完全固化; （4）固化时无需额外压力，只需真空压力; （5）具有良好的力学性能，满足结构使用要求; （6）具有较高的玻璃化转变温度，满足耐热要求； （7）树脂凝胶前的低粘度时间平台要足够长，保证充分的操作时间； （8）对于高温环境下使用的树脂，应具有较高的玻璃化转变温度（Tg）； （9）树脂应具有良好的力学性能和阻燃性能； （10）真空负压最佳值为≥0.095MPa，保证纤维铺层压实致密； （11）良好的密封有利于提高真空度和排除气泡，减少产品气孔率； （12）恰当的选择制品成型厚度； （13）合理的树脂流道和真空通道设计，保证能排出气体和树脂能均匀浸渍增强材料，避免产生缺陷。 三.实验步骤 1.准备模具 2.使用磨砂纸清洁模具，使成型表面清洁，同时注意不能破坏成型体表面 3.使用丙酮清洗模具，晾10-15分钟，再清洗一次。待干后，再模具上涂一层脱模剂 4.晾10--15分钟后，在模具的外侧贴胶衣，平行贴两层 5.量取模具的尺寸，裁剪大小适合的碳纤维编织布。将碳纤维布铺在模具内部，调整大小，使其始终比内层胶衣所围成的尺寸小 6.铺好4层碳纤维布后，在其上方铺一层大小相等的脱模布，并固定好，之后再在脱模布上方再铺一层导流网并固定好 7.剪取两段长度适中的导流管，固定在内侧胶衣以内，将两段导流管分别固定于两侧。将真空管插入导流管中部的三口管，并固定在胶衣上 8.剪取比模具尺寸大的真空袋，用密封胶带密实的模具包裹起来。注意伸出的导流

吸塑工艺流程图

吸塑生产工艺流程吸塑生产过程可包括: 一.客户询价; 二.业务部门报价; 三.吸塑模具电脑辅助设计; 四.泡壳模具的开发和打样; 五.制作泡壳的生产模具; 六.吸塑成型生产; 七.冲床裁切; 八.分检包装; 一、客户发出询价请求：途径一打电话询价，途径二发传真询价，途径三发Email询价，途径四通过网络聊天工具询价。客户必须提供吸塑制品的长、宽、高和所用材料的厚度、颜色和型号（PVC、PET、PS），产品数量和生产周期。 二、业务部门报价：吸塑制品单价的高低跟以下因素有关：吸塑制品的长、宽、高和吸塑成型的复杂程度；所用材料的类型、厚度和颜色；吸塑产品的后道加工工艺（折边、打孔、封边等）、订单数量和订单周期。报价员会以客户的样品和描述有一个最初报价，最终报价会在打样之后报出。 三、吸塑模具的电脑辅助设计：客户对于报价基本认可后，会将要求、实物或是吸塑样品交到业务部，生产调度会要求电脑设计部将客户的实物扫描并结合印刷品的设计，制作出吸塑制品的平面设计图 四、泡壳模具的开发和打样：客户认可电脑设计稿后，生产调度会根据吸塑产品的复杂程度决定采用哪种方式开发模具（石膏模、铜模、铝模），开发周期3-5天。吸塑打样以石膏模打样居多，其操作步骤是：1.先将实物用手工泥糊出成型轮廓；2.放到吸塑打版机上成型泡壳毛胚；3.用配好的吸塑专用石膏倒入泡壳毛胚中，风干后形成石膏毛胚；4.采用电动铣床对石膏毛胚和规则形状进行深加工；5.手工打磨和手工添加部件；6.将各个抛光好的石膏部件粘合成完整的石膏模；7.再放入吸塑打版机吸塑成型完整的样品；8.按成品尺寸，手工切边、封边，完成全部打样过程。如果有需求，印刷打样部门同时会将吸塑样品所用的纸卡、不干胶或彩盒一起制作，他们会借助全开的印刷数码打样机能将实际印刷结果反映出来，由深正电业伺服丝杆吸塑机阙龙宇提供，微信号：412152899。 五、制作生产模具：样品被客户认可后，通常会下一定数量的生产订单。生产调度会根据产量、吸塑成型的复杂程度决定采用哪种模具量产：采用石膏模生产，模具制作过程类似于吸塑打样，优点在于生产周期短，成本最低，制作一整版（60X110cm)模具只需一到两天时间，不足之处在于吸塑成品表面粗糙，生产中模具容易碎裂，耐用性差无法成型深度大、复杂度高、片材厚的产品。采用电镀铜模，其工艺是将打好样的泡壳表面喷上一层导电剂，再放入电解槽内镀上厚厚的铜层，电镀过程需要72小时，接着要对铜模进行灌石膏（增加硬度）、抛光、打气眼处理，采用电镀铜模生产的优点是吸塑制品表面光滑，成本适中，耐用性强，缺点是模具制作周期长，无法完成精密吸塑制品的生产。采用吸塑铝模生产，模具制作需要先采用电脑设计图纸，再采用CNC数控铣床加工，优点是制作周期适中，后期模具处理时间短（钻气眼工作在CNC加工时完成），吸塑产品尺寸精度高，模具耐用性强，缺点是成本高。由于全自动高速吸塑成型机的成型范围是66X110cm左右，所以不管是石膏模、铜模还是铝模，都需要将单个的模具拼在一起，达到成型尺寸，我们都称这个过程为拼版，需要拼在打好气孔的铝板或木板上，拼好后的整版模具我们称之为底模。对于吸塑成型深度大的产品，还需要制作上模，在底模将片材真空吸成型的同时，从片材上方施加压力，将片材均匀地拉伸到每一个部位，否则会引起局部厚度过薄。生产模具的整个制作周期应为5至7天。 六、吸塑成型生产：采用全自动高速吸塑成型机生产，其基本原理是：将成卷的片材拉进电炉烘箱内加热至软化状态，乘热再拉到吸塑模具上方，模具上移并抽真空，将软化的片材吸附到模具表面，同时将冷却水以雾状喷于成型片材表面，使其硬化，成型的片材再自动被拉至贮料箱，气动裁刀将成型与未成型片材分离，从而完成全部过程。吸塑产品出现的主要质量问题大多在此过程发生：1.吸塑不到位，是指形状变形，没有吸塑成与模具相同形状的产品；2.吸塑过度，是指产品过薄；3.拉线，是指成型产品上出现不应有的线痕；4.厚薄不均。这些问题都需要在上好模具后，调试到位，包括：片材前进的时间、加热的温度和时间、抽真空的强度和时间、上模下落的位置、时间和深度、拼版中模具的摆放位置、模

热固性树脂

树脂加热后产生化学变化，逐渐硬化成型，再受热也不软化，也不能溶解。热固性树脂其分子结构为体型，它包括大部分的缩合树脂，热固性树脂的优点是耐热性高，受压不易变形。其缺点是机械性能较差。热固性树脂有酚醛、环氧、氨基、不饱和聚酯以及硅醚树脂等。 指在加热、加压下或在固化剂、紫外光作用下，进行化学反应，交联固化成为不溶不熔物质的一大类合成树脂。这种树脂在固化前一般为分子量不高的固体或粘稠液体；在成型过程中能软化或流动，具有可塑性，可制成一定形状，同时又发生化学反应而交联固化；有时放出一些副产物，如水等。此反应是不可逆的，一经固化，再加压加热也不可能再度软化或流动;温度过高,则分解或碳化。这也就是与热塑性树脂的基本区别。 在塑料工业发展初期,热固性树脂所占比例很大,一般在50%以上。随着石油化工的发展，热塑性树脂产量剧增，到80年代，热固性树脂在世界合成树脂总产量中仅占10%～20%。 热固性树脂在固化后，由于分子间交联，形成网状结构，因此刚性大、硬度高、耐温高、不易燃、制品尺寸稳定性好，但性脆。因而绝大多数热固性树脂在成型为制品前，都加入各种增强材料，如木粉、矿物粉、纤维或纺织品等使其增强，制成增强塑料。在热固性树脂中，加入增强材料和其他添加剂，如固化剂、着色剂、润滑剂等,即能制成热固性塑料，有的呈粉状、粒状,有的作成团状、片状，统称模塑料。热固性塑料常用的加工方法有模压、层压、传递模塑、浇铸等，某些品种还可用于注射成型。 热固性树脂多用缩聚（见聚合）法生产。常用热固性树脂有酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺－甲醛树脂、环氧树脂、不饱和树脂、聚氨酯、聚酰亚胺等。热固性树脂主要用于制造增强塑料、泡沫塑料、各种电工用模塑料、浇铸制品等，还有相当数量用于胶粘剂和涂料。 从发展看，热固性树脂还在进一步改进质量，研制新品种，以满足新加工工艺开发的要求。用弹性体和热塑性树脂进行改性、开发注塑级热固性模塑料以及反应注射成型用专用树脂及配方，近年来已受到很大重视。采用互穿聚合物网络技术将为热固性树脂的合成开辟新途径。[1] 固化和玻璃化是两个完全不同的过程，热固型树脂固化温度以上才能发生交联反应，而玻璃态到高弹态转变是相变问题。一个是化学过程、一个是物理过程，研究玻璃化的时候可以不理固化的问题。对应到工程上就是固化的时候看固化温度，树脂的最高工作温度看玻璃化温度。 环氧树脂溶解液固化剂

玻璃钢游艇真空导流成型工

玻璃钢游艇体真空导流成型工艺 道恩提供 游艇作为满足人们精神需要或享受需要的高级消费品,其需求随着经济的发展和购买力的提高必然呈不断上升的趋势。而随着玻璃钢游艇产业的迅速发展,对艇体成型工艺的要求越来越高,特别是成型工艺的环保及成本方面的要求越来越高。 目前国内外游艇是金属材质的较少,大多采用玻璃钢材质。道恩游艇设计认为传统的艇体成型大部分采用手糊制,而手糊成型生产率低,劳动强度大,劳动卫生条件差,产品质量不易控制,性能稳定性不高,产品力 学性能较低。尤其对于结构复杂、力学性能要求高、体形庞大的大型船体,应用传统的手糊成型工艺已很难实施，所以道恩游艇设计在游艇材料上选择真空芯材导流工艺来解决这一难题。 真空灌注工艺（Vacuum infusion process)，简称VIP，在模具上铺“干”增强材料（玻璃纤维，碳纤维，夹心材料等，有别于真空袋工艺），然后铺真空袋，并抽出体系中的真空，在模具型腔中形成一个负压，利用真空产生的压力把不饱和树脂通过预铺的管路压入纤维层中，让树脂浸润增强材料最后充满整个模具，制品固化后，揭去真空袋材料，从模具上得到所需的制品。 道恩游艇设计总结——真空芯材导流工艺的优势 1 更高质量制品：在真空环境下树脂浸润玻纤，与传统制造工艺相比，制品中的气泡极少。体系中不留有多余的树脂，玻纤含量很高，可达到时70%，甚至更高。所得制品重量更轻，强度更高。批与批之间也非常稳定。 2 更少树脂损耗：用VIP 工艺，树脂的用量可以精确预算，对于手糊或喷射工艺来说，会因操作人员的多变性而难于控制。VIP 可以使得树脂的损耗达到最少，更重要的是，这样可以节约成本。 3 树脂分布均匀：对于一个制品来说，不同部分的真空产生的压力是一致的，因此树脂对玻纤的浸润速

真空导入工艺和手糊工艺的比较-1

真空导入工艺和手糊工艺的比较 手糊工艺(Handlay-up)是一种开模工艺，目前在玻璃纤维增强的聚酯复合材料中占65%。它的优点是在模具的形状改变上有很大的自由度，模具价格低，适应性强、产品性能得到市场认可和投资少等。所以特别适合于小公司，也适合于船舶及航空航天产业，这儿通常是一次性的大部件。但该工艺也存在一系列问题，如可挥发有机物(VOC)排放超标、对操作人员的健康影响大、人员易流失、许用材料限制多、产品性能低，树脂浪费并且用量大等，尤其是产品质量不稳定，产品的玻纤和树脂比例、部件厚度、层材制造速率、层材的均匀性等都受操作人员的影响，要求操作人员有较好的技术、经验和素质。手糊产品的树脂含量一般在50%-70％左右。开模工艺的VOC排放超过500PPm，苯乙烯的挥发量高达使用量的35%-45%。而各国规定都在50-100PPm。目前国外大都改用环戊二烯(DCPD)或其它低苯乙烯释放树脂，但苯乙烯作为单体还没有好的替代品。 真空树脂导入工艺是近20年来发展的制造工艺，尤适合于大型产品的制造。优点如下： (1)产品性能优良，成品率高。在同样原材料的情况下，与手糊构件相比，真空树脂导入工艺成型构件的强度、刚度及其它的物理特性可提高30%-50%以上（表1）。工艺稳定后成品率可接近100%。表1典型聚酯玻璃钢性能比较增强材料无捻粗纱布双抽向织物无捻粗纱布双抽向织物成型工艺手糊手糊真空树脂扩散真空树脂扩散玻纤含量45506065 拉伸强度（MPa）273.2389383.5480 拉伸模量（GPa）13.518.517.921.9 压缩强度（MPa）200.4247215.2258 压缩模量（GPa）13.421.315.623.6 弯曲强度（MPa）230.3321325.7385 弯曲模量（GPa）13.41716.118.5 层间剪切强度（MPa）2030.73537.8 纵横剪切强度（MPa）48.8852.17 纵横剪切模量（GPa）1.621.84 (2)产品质量稳定，重复性好。产品质量受操作人员影响小，不论是同一构件还是各构件间都存在高度的一致性。产品的纤维用量在注入树脂前已按规定的量放入模具中，构件有相对恒定的树脂比，一般在30%-45％，因此产品性能的均匀性和重复性比手糊工艺产品好得多，缺陷也少得多。 (3)抗疲劳性能提高，可减轻结构重量。由于制品纤维含量高、孔隙率低、产品性能高，尤其是层间强度的提高，大大提高了产品的抗疲劳性能。在强度或刚度要求相同的情况下，采用真空导入工艺制作的产品可减轻结构重量。 (4)环境友善。真空树脂导入工艺是一种闭模工艺，挥发性有机物和有毒空气污染物均被局限于真空袋中。仅在真空泵排气（可过滤）和打开树脂桶时有微量的挥发物。VOC排放不超过5PPm的标准。这也大大改善了操作人员的工作环境，稳定了劳动人员的队伍，也扩大了可用材料的范围。 (5)产品整体性好。真空树脂导入工艺可同时成形加强筋、夹芯结构及其它嵌件，提高了产品的整体性，因此可制造风机机罩、船体和上层建筑等大型制品。 (6)减少原材料使用，减少用工。在同样铺层时，树脂用量减少30%。浪费少，树脂损耗率低于5％。劳动生产率高，比手糊工艺可节约劳动力50%以上。尤其在成型大型复杂几何形状的夹芯和加筋结构件时，材料和人工的节省更为可观。如在航空工业的垂直舵制造中，使紧固件减少365个价格比传统方法减少75%，产品重量不变，性能更好。 (7)制品精度好。真空树脂导入工艺产品的尺寸精度（厚度）优于手糊制品。在同样的铺层下，一般真空树脂扩散技术产品的厚度为手糊制品的2/3。产品厚度偏差约为士10%，而手糊工艺一般为士20%。产品表面的平整度优于手糊产品。真空树脂导入工艺的机罩产品内壁光滑，表面自然形成富树脂层，不需要另外加涂面漆(Topcoat)。减少了打磨和涂漆工序的人工和材料。

VARI真空辅助成型技术

V ARI真空辅助成型技术 VARI(VacuumAssistedResinlnfusion，简称真空辅助成型)技术是一种新型的复合材料低成本、高性能成型技术，近年来在航空领域受到广泛的重视。VARI技术是在真空下，利用树脂的流动、渗透实现对纤维及其织物浸渍，并在真空下固化的成型方法。美国已进行了VARI技术F-35、P-3、S-3、C-5、C-130等机型上试验及验证工作。VARI技术在其他国防领域(导弹仪器舱段、潜艇壁板等)也进行了大量的应性研究，因此具有巨大的应用前景。 一、引言 基体树脂是VARI技术的基础材料。目前国针对VARI工艺开发了一系列基体树脂，主要有酯树脂、乙烯基树脂、环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、氰酸酯树脂等。其中聚酯树脂、乙烯基树脂由于强度和耐热性差，成本低，主要用于船舶领域。航空航天领域主要采用低粘度环氧树脂、双来酰亚胺树脂。国内目前针对VARI工艺开发的树脂只有BA9911，属于乙烯基—双马来酰亚胺树脂改性体系，具有较好的耐热性和阻燃性。但不能满足航空航天构件的要求。适合VARI工艺的高性能基体树脂在国内还是空白。因此，开发高性能VARI 工艺基体树脂是开展该复合材料低成本技术在航空航天领域应用研究、缩短与国外差距的基本前提。 二、实验部分 1、BA9912树脂的配制 经过大量试验和分析比较，选用了低黏度高性能的TDE-85环氧树脂，研制了低黏度高活性的BA-1固化剂和高效的BA-2固化促进剂，实现了BA9912树脂的中温固化，满足了VARI低成本成型工艺的低黏度要求。按适当配比称取TDE-85环氧树脂、BA-1固化剂和BA-2促进剂，先将TDE-85环氧树脂与BA-2促进剂混合搅拌10min，再加入BA-1固化剂继续搅拌20min，抽真空除去搅拌过程中产生的气泡，即可制得棕黄色透明的BA9912中温固化环氧树脂体系。 2、BA9912树脂浇注科的制备 在浇注料模具上均匀涂上适量的硅脂脱模剂，在120℃烘箱中处理0.5h，将脱气后的BA9912棚旨浇注入模具之中。升温到120、保温固化4h，再在150t下后处理2h以消除内应力，停止加热，自然冷却至室温，取出BA9912浇注料制作相应试验件，测试其力学性能和耐热性能。

玻璃钢制作工艺真空导入原理教学文案

真空导入工艺原理真空导入工艺的基本原理是指在固化后的胶衣层上铺放玻璃纤维、玻璃纤维织物、各种嵌件、脱模布、树脂渗透层、铺放树脂管路和覆盖尼龙(或橡胶、硅酮)挠性薄膜(即真空袋)，薄膜与型腔四周边缘密封严实。型腔内抽真空，往型腔里注入树脂。在真空状 态下树脂沿树脂管路、纤维外表流动而浸渍纤维束，在室温或加热条 件下制品固化的成型工艺。 1机械性能高与手糊构件相比，真空导入工艺成型的构件强度，刚度 及其它的物理特性可提高1.5倍。 2重复性好构件有相对恒定的树脂比，孔隙率低≤1%，手糊≥5%. 3质量轻纤维含量高达75-80%，无需额外的材料来连接芯材。 4环保真空导入工艺几乎是闭模成型过程，挥发性有机物和有毒空气 污染物均被局限在真空袋中。 5成本低，效率高纤维含量高，树脂浪费率低于5%，比开模工艺可 节约劳动力50%以上。在芯材加入的前后，无需等待树脂的固化。尤 其在板中加筋时，材料和人工的节约相当可观。 真空导入工艺步骤 1模具表面涂脱模剂（蜡） 2铺放干织物和夹芯 3铺放隔离层 4铺放分散介质层 5用真空袋密封 6注入树脂同时抽真空 7室温固化或放入烘箱 真空导入材料的选择 适应真空导入工艺的典型树脂包括低收缩聚酯树脂，乙烯基树脂， 环氧树脂等。树脂体系黏度一般0.15~0.8Pa.S。使树脂仅在真空力作 用下能够完全浸渍增强材料。不同的工艺对凝胶时间有不同的要求， 如有些工艺要求在35min内注射完,有些则需要4h完成，因此凝胶时 间应可变易控,这是注射成功的关键之一。在浸渍过程中粘度变化小， 固化放热峰值应适中。高放热峰会损坏模具甚至成型构件。 增强材料的选择 手糊工艺常用的纤维增强材料在真空导入中均可使用，其它形式的纤维织物，从短切原丝到厚的针织毡也都可以使用。新型的针织材料和平纹单向纤维是较理想的选择芯材的选择 芯层材料一般为低密度泡沫和轻质木材，还可以是热塑性材料，混凝土材料，固化拉挤材料，金属嵌件等。在具体使用中需考虑的因素有热膨胀系数差异，表面处理情况，与树脂的相溶性等。 固化体系的选择 由于真空袋压树脂注入工艺一般采用的是已经加入促进剂的树脂，因此在使用之前只需加入引发剂即可。常用的引发剂是过氧化甲乙酮。引发剂的用量与所需的凝胶时间和充模时的温度有很大 的关系，因为真空袋压树脂注入是闭模成型，因此湿度对引发剂的用量基本没有影响。真空袋压树脂注入工艺所需材料真空袋膜

玻璃钢制作工艺真空导入原理

真空导入工艺原理 真空导入工艺的基本原理是指在固化后的胶衣层上铺放玻璃纤维、玻璃纤维织物、各种嵌件、脱模布、树脂渗透层、铺放树脂管路和覆盖尼龙(或橡胶、硅酮)挠性薄膜(即真空袋)，薄膜与型腔四周边缘密封严实。型腔内抽真空，往型腔里注入树脂。在真空状态下树脂沿 树脂管路、纤维外表流动而浸渍纤维束，在室温或加热条件下制品固 化的成型工艺。 1机械性能高与手糊构件相比，真空导入工艺成型的构件强度，刚度 及其它的物理特性可提高1.5倍。 2重复性好构件有相对恒定的树脂比，孔隙率低≤1%，手糊≥5%. 3质量轻纤维含量高达75-80%，无需额外的材料来连接芯材。 4环保真空导入工艺几乎是闭模成型过程，挥发性有机物和有毒空气 污染物均被局限在真空袋中。 5成本低，效率高纤维含量高，树脂浪费率低于5%，比开模工艺可 节约劳动力50%以上。在芯材加入的前后，无需等待树脂的固化。尤其 在板中加筋时，材料和人工的节约相当可观。 真空导入工艺步骤 1模具表面涂脱模剂（蜡） 2铺放干织物和夹芯 3铺放隔离层 4铺放分散介质层 5用真空袋密封 6注入树脂同时抽真空 7室温固化或放入烘箱 真空导入材料的选择 适应真空导入工艺的典型树脂包括低收缩聚酯树脂，乙烯基树脂， 环氧树脂等。树脂体系黏度一般0.15~0.8Pa.S。使树脂仅在真空力作 用下能够完全浸渍增强材料。不同的工艺对凝胶时间有不同的要求， 如有些工艺要求在35min内注射完,有些则需要4h完成，因此凝胶时 间应可变易控,这是注射成功的关键之一。在浸渍过程中粘度变化小， 固化放热峰值应适中。高放热峰会损坏模具甚至成型构件。 增强材料的选择 手糊工艺常用的纤维增强材料在真空导入中均可使用，其它形式的纤维织物，从短切原丝到厚的针织毡也都可以使用。新型的针织材料和平纹单向纤维是较理想的选择芯材的选择 芯层材料一般为低密度泡沫和轻质木材，还可以是热塑性材料，混凝土材料，固化拉挤材料，金属嵌件等。在具体使用中需考虑的因素有热膨胀系数差异，表面处理情况，与树脂的相溶性等。 固化体系的选择 由于真空袋压树脂注入工艺一般采用的是已经加入促进剂的 树脂，因此在使用之前只需加入引发剂即可。常用的引发剂是过氧化甲乙酮。引发剂的用量与所需的凝胶时间和充模时的温度有很大的关系，因为真空袋压树脂注入是闭模成型，因此湿度对引发剂的用量基本没有影响。真空袋压树脂注入工艺所需材料真空袋膜

真空辅助树脂传递模塑工艺

真空辅助树脂传递模塑工艺 真空辅助树脂传递模塑工艺（VARTM/SCRIMP）适用于质量要求高、小批量和尺寸较大的制品。它和传统的热压罐成型工艺相比，具有模具低成本，树脂室温固化以及几乎不受限制的制品尺寸等突出的特点。在国外VARTM已成功地用于舰船、军事设施、国防工程、航空和民用工业等领域。目前，真空辅助树脂传递注塑中应用最广泛的工艺之一，SCRIMPTM成型工艺，是在19世纪80年代后期在RTM 工艺基础上发展起来的以低成本、适合制作大型复合材料制品的成型工艺。该加工工艺的成品有较好的品质，如：孔隙率低、纤维含量高，和良好的机械性能，并且可以将挥发性有毒气体的排放量控制在最小的程度。 SCRIMP真空辅助树脂传递注塑是利用薄膜将增强材料密封于单边模具上，完全借助于真空将低黏度树脂吸入，利用高渗透率介质沿增强材料的表面快速浸渍，并同时向增强材料厚度方向进行浸润的加工工艺。用这种方法加工的复合材料，纤维含量高，制品力学性能优良，而且产品尺寸不受限制，尤其适合制作大型制品。最近，由于树脂体系和纺织增强材料成型技术的不断发展，航空制造者们也对VARTM表现出了浓厚的兴趣，主要表现为采用碳纤维-环氧树脂、碳纤维-双马来酰亚胺树脂的复合材料。 几种常用的纺织复合材料增强体 和传统的开模成型工艺相比，SCRIMP成型工艺具有许多的优点。SCRIMP工艺比手工铺放节约成本约50%，树脂浪费率低于5%，特别是加工过程的环保性，是SCRIMP工艺最突出的优点。在同样原材料的情况下，与手糊构件相比，复合材料的强度、刚度或硬度及其它的物理特性可提高30%-50%以上。产品质量不受操作人员影响，产品性能的均匀性和重复性比开模产品好得多，缺陷也少得多。SCRIMP由于是采用闭模成型工艺，挥发性有机物和有毒空气污染物均受到很大程度的控制，VOC排放不超过5PPm的标准，而开模成型的苯乙烯的挥发量超过500PPm。SCRIMP工艺特别适合制造较大的制品，并且可以进行芯材、加筋结构件的一次成型以及厚的、大型复杂几何形状的制造，提高了产品的整体性，而且材料和人工的节省实为可观。采用SCRIMP制作的构件，不论是同一构件还是构

FRP真空辅助成型工艺实验研究

６２ＦＲＰ真空辅助成型工艺实验研究２０１０年７月 ＦＲＰ真空辅助成型工艺实验研究 吴忠友１，孙祖莉２，李年１ （１．威海中复西港船艇有限公司，威海 ２６４２００；２．烟台大学化学生物理工学院，烟台 ２６４００５） 摘要：通过真空辅助成型工艺实验（ＶＡＲＴＭ），对树脂粘度和凝胶时间随温度的变化规律进行了研究，并对影响玻璃钢制件机械性能的主要工艺参数进行了测试。结果表明，真空度大小和充模时间对制件机械性能有显著影响，真空度越大机械性能越好，充模时闯长不利于机械性能的提高；在实验范围内，温度的影响不明显。 关键词：复合材料：真空辅助成型；机械性能中图分类号：ＴＱ０２４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３—０９９９（２０１０）０４—００６２—０３ ●—】』＿．——一 １ 日Ｕ舌 真空辅助树脂灌注（Ｖａｃｕｕｍ Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｒｅｓｉｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｌｄｉｎｇ，简称ＶＡＲＴＭ）是近年发展起来的 一种新型复合材料成型工艺。其主要特点是成本 低、产品孔隙率低、环境友好、质量均匀、纤维含量高¨Ｊ。对于一次成型大尺寸、带有夹芯及加筋的大 型结构件，ＶＡＲＴＭ是一种理想的工艺方法旧Ｊ。因此，ＶＡＲＴＭ成型工艺在船舶、风电、飞机、汽车等行业发展迅速。 ＶＡＲＴＭ成型工艺流程为：预先在模具型面上铺放纤维增强材料，覆盖真空薄膜、密封型腔边缘、抽真空，然后树脂在真空压力下，通过导流系统注入模腔内，浸渍纤维及其织物，并在室温和真空压力下进 行固化，形成具有一定树脂／纤维比例的复合材料。 ＶＡＲＴＭ工艺系统如图１所示。 图１ ＶＡＲＴＭ工艺过程不意图 ＶＡＲＴＭ工艺过程包含若干因素，如树脂粘度、 增强材料结构型式与性能、孔隙率、模具表面质量、充模温度、真空度和树脂分配系统结构等。这些因素决定着产品的质量，若它们的取值及其组合不合理，产品就会产生缺陷，常见的缺陷有：干斑、干点、树脂富集、孔隙和气泡等。干斑是树脂浸润纤维预 成型体不充分，树脂富集是该部分纤维含量低，气泡 形成于树脂的流动、凝固过程中。缺陷的存在会使构件的力学性能不一致，妨碍了ＦＲＰ的应用，尤其对于力学性能要求高的领域。有资料显示，当微孔含量增加１％，构件的机械性能，如层间剪切强度、弯瞌强度和弯曲模量下降将超过５％”’４』。因而各工艺参数直接影响复合材料制件的力学性能，且与复合材料的力学性能是非线性关系。 为满足特定用途制件的力学性能要求，本文通过ＶＡＲＴＭ工艺试验，研究了真空度、充模温度、充 模时间对制件机械性能的影响，获取了较合理的工 艺参数。 ２实验因素选取 制备高品质ＦＲＰ的关键之一是获得良好的工艺条件，以使树脂与纤维增强体充分浸润。 Ｄａｒｃｙ定律，即： 石：一＿ｒ ｖｐ （１） 叩 以宏观的平均概念描述了流体在多孔介质中的 流动行为，避免了微观渗流动力学现象的描述，将所有的纤维和树脂间的相互作用概括为综合反映渗透 特性的渗透率张量参数。式中，石为流体穿过孔隙介质的速度矢量；Ｋ为渗透率张量；刁为树脂粘度；ＶＰ为流动方向上的压力梯度。 实际成型工艺中，树脂流动充模过程为动边界过程，一般情况下为非线性行为，很难直接由Ｄａｒｃｙ定律获得解析解Ｌ５ｊ。另一方面Ｄａｒｃｙ定律没有直接反映树脂浸润纤维的质量效果，且纤维种类、铺层形 收稿日期：２０１０－０３－０２ 基金项日：国家“８６３”计划项目（２００７ＡＡ０３Ａ２２９） 作者简介：吴忠友（１９６４一），男，工程师，主要从事玻璃钢船舶制造研究。 ＦＲＰ／ＣＭ ２０１０．Ｎｏ．４ 万方数据

玻璃钢制作工艺真空导入原理

玻璃钢制作工艺真空导 入原理 SANY GROUP system office room 【SANYUA16H-

真空导入工艺原理 真空导入工艺的基本原理是指在固化后的胶衣层上铺放玻璃纤维、玻璃纤维织物、各种嵌件、脱模布、树脂渗透层、铺放树脂管路和覆盖尼龙(或橡胶、硅酮)挠性薄膜(即真空袋)，薄膜与型腔四周边缘密封严实。型腔内抽真空，往型腔里注入树脂。在真空状态下树脂沿树脂管路、纤维外表流动而浸渍纤维束，在室温或加热条件下制品固化的成型工艺。 1机械性能高与手糊构件相比，真空导入工艺成型的构件强度，刚度及其它的物理特性可提高1.5倍。 2重复性好构件有相对恒定的树脂比，孔隙率低≤1%，手糊≥5%. 3质量轻纤维含量高达75-80%，无需额外的材料来连接芯材。 4环保真空导入工艺几乎是闭模成型过程，挥发性有机物和有毒空气污染物均被局限在真空袋中。 5成本低，效率高纤维含量高，树脂浪费率低于5%，比开模工艺可节约劳动力50%以上。在芯材加入的前后，无需等待树脂的固化。尤其在板中加筋时，材料和人工的节约相当可观。 真空导入工艺步骤 1模具表面涂脱模剂（蜡） 2铺放干织物和夹芯 3铺放隔离层 4铺放分散介质层 5用真空袋密封 6注入树脂同时抽真空 7室温固化或放入烘箱 真空导入材料的选择 。 增强材料的选择 手糊工艺常用的纤维增强材料在真空导入中均可使用，其它形式的纤维织物，从短切原丝到厚的针织毡也都可以使用。新型的针织材料和平纹单向纤维是较理想的选择 芯材的选择 芯层材料一般为低密度泡沫和轻质木材，还可以是热塑性材料，混凝土材料，固化拉挤材料，金属嵌件等。在具体使用中需考虑的因素有热膨胀系数差异，表面处理情况，与树脂的相溶性等。 固化体系的选择 由于真空袋压树脂注入工艺一般采用的是已经加入促进剂的树脂，因此在使用之前只需加入引发剂即可。常用的引发剂是过氧化甲乙酮。引发剂的用量与所需的凝胶时间和充模时的温度有很大的关系，因为真空袋压树脂注入是闭模成型，因此湿度对引发剂的用量基本没有影响。 真空袋压树脂注入工艺所需材料 真空袋膜导流网 脱模布 中空螺旋管树脂进料管抽气管 真空袋密封胶吸胶毡 定位喷胶 1.真空袋膜 聚丙烯膜是最常用的真空袋膜，可以在形状复杂的模具上拉伸，无折叠和褶皱，真空效率高。 2.导流网 可采用孔隙率高的机织纤维，便于树脂的渗透。导流网的作用是将铺层和模具表面、真空软膜分开，同时保持了具有一定相互连接的垂直间隙和相互横向连接的网状结构。树脂从注射点、分配槽经由分配介质自由流向分配介质并完全覆盖整个产品一个表面，然后纵向均匀渗透铺层后通过上表面的分配介质，从而完成整个浸渍过程。 3脱模布：低孔隙率、低渗透率的纤维织物可改善制品的表观，防止真空袋粘在制品上。 4中空螺旋管：主要用作树脂流道和袋膜内抽气管。 5树脂进料管：用来连接树脂灌和注入口的塑料管，在承受一个大气压的情况下而不变形。 6抽气管：用来连接抽气口和树脂收集气及树脂收集器与真空泵的塑料管，能承受一个大气压而不变形，通常直径比树脂进料管要小。

叶片真空导入工艺介绍

叶片真空导入工艺介绍 真空导入工艺的介绍 在目前的材料中，复合材料因其质轻高强而被广泛应用。针对复合材料的制造工艺也在不断的提高和创新。由起初的手糊，发展到机械化的喷射，拉挤，模压等工艺，都现在兴起的真空导入工艺，与真空导入相关的工艺还有树脂传递模塑（RTM)，真空辅助RTM (VARTM)，真空袋压，SCRIMP,SRIM(Structural Reaction Molding),RTI(resin film infusion).但都有一些差别，很多文章中都介绍过，这里就不赘述了。 1.真空导入工艺（Vacuum infusion process,VIP) 真空导入工艺（Vacuum infusion process)，简称VIP，在模具上铺“干”增强材料（玻璃纤维，碳纤维，夹心材料等，有别于真空袋工艺），然后铺真空袋，并抽出体系中的真空，在模具型腔中形成一个负压，利用真空产生的压力吧不饱和树脂通过预铺的管路压入纤维层中，让树脂浸润增强材料最后充满整个模具，制品固化后，揭去真空袋材料，从模具上得到所需的制品。VIP采用单面模具（就象通常的手糊和喷射模具）建立一个闭合系统。真空导入工艺公诸于世很久了，这个工艺在1950年出现了专利记录。然而，直到近几年才得到了发展。由于这种工艺是从国外引入，所以在命名上有多种称呼，真空导入，真空灌注，真空注射。 2．理论 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） t =? 2h/(2 kDP ) 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。 3．优势 在通常的手糊工艺(hand lay-up)中, 增强材料铺于模具中, 采用刷子，辊子或其它方式手工浸润增强材料。另外一种改进的方法是使用真空袋吸出手糊时积层中多余的树脂。这样提高的

风机叶片制造技术——真空灌注成型技术

风机叶片制造技术——真空灌注成型技术 风电技术专题 2010-01-05 08:33 阅读53 评论1 字号：大中小 1 世界风力发电现状 随着国际原油价格持续高涨及京都议定书的实施，产业化条件最为成熟的风力发电成为欧美等发达国家推动可再生能源发展的首选项目。风能不仅充沛和廉价，而且也是目前最有开发利用前景的一种可再生能源。20世纪80年代风电的成本为40美分/kW·h，现在降为3~5美分/kW·h，随着技术设备的改善，成本还可在目前的基础上再降低30~50%。正因为此，全世界风力发电每年以30％左右的速度增长。 世界上很多国家尤其是发达国家，已充分认识到风电在调整能源结构、缓解环境污染等方面的重要性，对风电的开发给予了高度重视，装机规模持续高速增长。2006年累计风电装机最多的10个国家占世界风电装机的85％，与2005年相比，德国、美国和西班牙保持了前3名的地位，中国则从第八名升到第六名。中国新增装机容量（不包含台湾省装机）为1.347GW，处于亚洲第二，2006年风力发电市场较2005年成长超过3倍，累计装机容量达2.604GW，排行全球第六大市场。其市场驱动力主要源自2006 年1月1日生效的“可再生能源法”。 单机容量是风电机组技术水平的标志。全球兆瓦级机组的市场份额明显增大，1997年及以前还不到10%，2001年则超过50%，2002年达到62.1％，2003年达到71.4％。2003年安装的风电机组平均单机容量达到1.2MW。2006年安装的机组增均单机容量约为1.5MW，而10年前只有500kW。我国风电机组单机容量也从600kW逐步走向兆瓦级转变。更大型、性能更好的机组也已经开发出来，并投入生产试运行。由于更多国家致力于风能的开发利用，预计这种世界范围的快速增长将持续下去。除了风电大国丹麦、德国、西班牙和美国外，很多其它国家包括英国、法国、巴西和中国也制定了雄心勃勃的风电发展计 划。 2 风机叶片 2.1 风机叶片材料 风机叶片材料的强度和刚度是决定风力发电机组性能优劣的关键。目前，风机叶片所用材料已由木质、帆布等发展为金属（铝合金）、玻璃纤维增强复合材料、碳纤维增强复合材料等。玻璃钢叶片材料因为重量轻、比强度高、可设计性强、价格比较便宜等因素，成为大中型风机叶片材料的首选。然而，随着风机叶片朝着超大型化和轻量化的方向发展，玻璃钢复合材料开始达到其使用性能的极限，碳纤维维复合材料（CFRP）逐渐开始应用到超大型风机叶片中。 具体而言，由于应用场合的不同，风机叶片材料的选择也会有所不同。一般较小型的叶片（如22 m以下）选用量大价廉的E-玻纤增强塑料（GFRP)，树脂基体以不饱和聚酯为主，也可选用乙烯酯或环氧树脂；而较大型的叶片（如42m以上）一般采用CFRP或CF与GF混杂的复合材料，树脂基体以环氧树脂为为主。目前商品化的大型风力机叶片大多采用玻璃纤维复合材料（GRP）。长度大于40m叶片可以采用碳/玻混杂复合材料，但由于碳纤维的价格较高，未能推广应用。 2.2 风机叶片设计

真空导入工艺的介绍

真空导入工艺的介绍 在目前的材料中，复合材料因其质轻高强而被广泛应用。针对复合材料的制造工艺也在不断的提高和创新。由起初的手糊，发展到机械化的喷射，拉挤，模压等工艺，都现在兴起的真空导入工艺，与真空导入相关的工艺还有树脂传递模塑（RTM)，真空辅助RTM (VARTM)，真空袋压，SCRIMP,SRIM(Structural Reaction Molding),RTI(resin film infusion).但都有一些差别，很多文章中都介绍过，这里就不赘述了。 1.真空导入工艺（Vacuum infusion process,VIP) 真空导入工艺（Vacuum infusion process)，简称VIP，在模具上铺“干”增强材料（玻璃纤维，碳纤维，夹心材料等，有别于真空袋工艺），然后铺真空袋，并抽出体系中的真空，在模具型腔中形成一个负压，利用真空产生的压力吧不饱和树脂通过预铺的管路压入纤维层中，让树脂浸润增强材料最后充满整个模具，制品固化后，揭去真空袋材料，从模具上得到所需的制品。VIP采用单面模具（就象通常的手糊和喷射模具）建立一个闭合系统。真空导入工艺公诸于世很久了，这个工艺在1950年出现了专利记录。然而，直到近几年才得到了发展。由于这种工艺是从国外引入，所以在命名上有多种称呼，真空导入，真空灌注，真空注射。 2．理论 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） t =? 2h/(2 kDP ) 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。 3．优势 在通常的手糊工艺(hand lay-up)中, 增强材料铺于模具中, 采用刷子，辊子或其它方式手工浸润增强材料。另外一种改进的方法是使用真空袋吸出手糊时积层中多余的树脂。这样提高的玻纤含量，得到更高强度和更轻的产品，VIP相对于传统的工艺具有很多优势。 如图以手糊，真空袋和真空导入为例。在力学性能上真空导入占有明显的优势。 由此可以看出真空导入的优势 a更高质量制品：在真空环境下树脂浸润玻纤，与传统制造工艺相比，制品中的气泡极少。体系中不留有多余的树脂，玻纤含量很高，可达到时70%，甚至更低。所得制品重量更轻，强度更高。批与批之间也非常稳定。 b更少树脂损耗：用VIP工艺，树脂的用量可以精确预算，对于手糊或喷射工艺来说，会因操作人员的多变性而难于控制。VIP可以使得树脂的损耗达到最少，更重要的是，这样可以节约成本。 c树脂分布均匀：对于一个制品来说，不同部分的真空产生的压力是一致的，因此树脂对玻纤的浸润速度和含量趋于一致。这个对于重量要求稳定的FRP制件来是很关键的。 d过程挥发更少：生产过程中没有刷子或辊子之类，不会造成树脂的泼洒或滴落现象发现，