树脂传递模塑(Resin transfer molding, RTM)技术是模压成型技术的一种,也是采用对模方法制备先进树脂基复合材料产品的工艺,是为了适应飞机雷达罩成型而发展起来的。其主要工艺过程如下:首先将热固性液态树脂在一定温度和一定压力下注入含有纤维预制件(Perform)的模具中,树脂充分浸润模具内部预制件并将模腔中的空气排出,待多余树脂从排气孔中流出时即表示树脂充满整个模具,注胶过程结束;随后在树脂所需固化工艺条件下使其固化成型,最后开模取出制品。整个工艺流程如图1-24所示。
图1-24 RTM成型工艺流程示意图
RTM的特点明显,主要体现在以下几方面:
(1)无须涂敷胶衣涂层即可得到表面光滑、高精度的复杂结构件。
(2)成型效率高,适合于中等规模复合材料制品的生产。研究表明,产量在1000~20000件时采用RTM技术能获得最佳的生产经济效益。
(3)便于使用计算机辅助设计进行模具和产品设计,成本低且纤维体积含量可高达60%。(www.xing528.com)
(4)由于采用的是闭模操作,制备过程产生的挥发性物质很少,工作环境清洁且有利于操作人员身体健康以及大气环境保护。
但是RTM技术也还存在一些问题,最常见的就是模具内纤维预制件无法被树脂基体完全浸渍,产品存在孔隙多,甚至会出现干纤维的现象;另外,对于大面积、结构复杂的制品而言,无法保证注塑过程中树脂的均衡流动,不能对产品进行很好的预测和控制。
针对RTM存在的以上问题和局限性,目前国内外已经开展了大量的研究,并颇有成效,使得RTM技术渐趋成熟。其中,真空辅助树脂传递模塑(Vacuum assistant resin transfer molding, VARTM)成型工艺就是RTM技术的改进。顾名思义,该工艺是在抽真空条件下进行的,即在注入树脂的过程中同时从闭合模具出日处对模具进行抽真空。该方法不仅可以提高充模时的压力,而且可以有效排除模具和预成型体中存在的空气,提高了预成型体中树脂的宏观流动和在纤维束间的微观流动,有利于纤维的完全浸润,从而减少制品的缺陷。
虽然VARTM是一种可以成型较大件复合材料的工艺方法,但此方法仅适用于单树脂(Single-resin)体系。随着行业对复合材料结构于性能的要求不断提高,多层结构复合材料的需求在不断增加,这种多层结构是指每层都由不同的材料体系构成,如整体装甲结构要求具备防弹、阻燃、吸波等多种功能。针对此类材料而言,VARTM无法实现一次性整体成型,因此,又派生出共注射RTM技术,其工艺原理如图1-25所示。利用共注射成型的方法,可以满足多功能材料的一次性成型,这样不仅节约了经济成本,也避免了二次固化等对材料性能产生的影响。目前RTM及其改进成型技术所制备的产品已经广泛应用于交通、建筑、通信、汽车、船舶以及航空航天等领域。
图1-25 真空辅助共注射成型工艺原理图
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