液体反应复合成型工艺优化方案

液体反应复合成型（Reactive Liquid Composite Molding，RLCM）也称为树脂传递模塑（Resin Transfer Molding，RTM），它是将预先干燥的增强纤维放入闭合模具中，将反应混合物（聚酯基树脂或环氧基树脂）注入模具型腔，充满纤维与模具之间的空隙，待其发生交联反应、固化后，开模取出制品，获得大型纤维增强制品的一种工艺方法。目前常用于游艇、卫生洁具、箱式制品以及日用品等大型纤维增强制品的成型，RLCM（RTM）工艺聚酯制品如图7-15所示。

RLCM与其他模塑成型的区别在于成型过程中有化学反应发生，它涉及树脂的流变性能、粘度、增强材料的渗透性、液态低分子原料填充特性等方面；另一区别是在模具闭合前先放入增强材料。影响RLCM工艺的物料特性因素主要有以下几方面：

（1）混合与热活性体系 用于RLCM工艺的理想材料体系是使反应能在型腔被物料充满后才开始发生，且能在很短的时间内完成。因此，在充模过程中液体的粘度应较低并保持恒定，当型腔被充满后，粘度应迅速升高以使制品能尽快固化脱模。为了尽可能达到上述要求，应注意混合及热活性体系的选择，它取决于树脂在混合温度下的反应性能。如果树脂体系在混合温度下有强烈的反应（称为混合活性体系），则应在注射之前进行混合，并且混合注射器应与模具直接相连，混合后迅速注入型腔、快速固化，模具温度可以与反应物的初始温度相近。若树脂体系在混合温度下无反应，但在较高温度下会剧烈反应（称为热活性体系），则混合注射器与模具可以保持较大的距离，因为固化反应是在物料与热的模具接触时才发生，这类树脂体系的模具温度应比反应物初始温度高得多。

（2）流变学行为 在成型加工中，充模过程受粘度影响最大，所以粘度是最重要的材料性能参数，热塑性塑料的熔融粘度主要受温度变化和剪切速率的影响。在RLCM工艺中，化学反应所导致的流体粘度上升将非常快，而且粘度变化通常是非常复杂的，需要了解粘度随化学反应的发生而升高的规律。为了测量RLCM的热活性体系粘度的升高规律，可使用带有温度控制功能的标准流变仪，将流变仪的温度升至高于或接近模具温度的条件下进行测量，粘度的测量过程要在等温条件下进行。对于混合活性体系则可将生产用粘度计直接与反应成型机相连，对物料的粘度进行测量。

图7-15 RLCM（RTM）工艺聚酯制品

a）体检用浴盆（58.5kg） b）铲车座位底座（15.8kg） c）高空作业平台（24.8～54.1kg） d）透射电镜盖（18～27kg） e）棉花采摘送风机盖（25.2kg） f）大型送料器外壳（22.5kg）

（3）穿透性 液态树脂的穿透性可以描述树脂通过纤维增强材料的流动情况，通常将流体流入纤维增强材料等同于流体穿透多孔介质填充体，它可根据相应的模型进行分析。(www.xing528.com)

液体反应复合成型的工艺过程包括：纤维切割—纤维毡片预成型—模内喷涂凝胶层（必要时）—预成型纤维件放入模内—闭模—注入液体反应物料—固化（交联反应）—开模取件—修剪加工（切边、钻孔、连接、装金属附件、简单装配）—检验、包装等工序。总体上RLCM工艺过程可分为预成型工序和模塑成型工序两个阶段，其中模塑成型工序还可划分为混合、充模成型和固化三个单元。

在RLCM工艺中，玻璃纤维薄毡或预成型体本身可以提高混合效果，而且RLCM工艺的混合不像RIM工艺那样严格，大多数反应注射成型的物料在混合注射器与模具之间需要二次混合，而RLCM一般不需要二次混合。对于热活性体系，其物料不是静态混合就是将材料在机械搅拌器中提前混合，然后再将反应混合物作为单一体系来注射。

充模成型阶段，反应物流经增强体，需要考虑流体间的偶联、化学反应和热传导问题。如果充模过程中体系的粘度几乎保持不变，则可忽略充模过程的化学反应和反应热传导等问题，将充模阶段假定为等温的。将预成型体放入模具后，立即开始注射，几乎没有时间将预成型体加热，且在混合活性体系中，模壁温度与物料初始温度相近，因此，可以忽略流动过程的热传导问题。如果填充时间远小于固化时间，也可以忽略充模过程中化学反应的影响。对于热活性体系，由于其模壁温度比物料初始温度要高很多，则需要将预成型体预热以降低循环时间。

如果充模过程中粘度是变化的，就要考虑化学反应和热传导之间的联系，以及它们对粘度的影响。树脂粘度的变化是物料温度和固化转化的函数，在反应发生之前，粘度取决于温度并随温度的升高而降低；当交联反应发生时，粘度会变得对固化敏感，并随着固化的加强而迅速增大。

在充模阶段完成后，将制品留在模具中保持固化，使其具有足够的刚度，以便脱模时制品不会发生变形。如果可忽略充模阶段的化学反应和热传导，其固化阶段和充模阶段可认为是不相关联的；若不能忽略则充模阶段的最终温度和转化区域就是固化阶段的初始条件。

近年来，为降低RLCM工艺的循环时间，又开发出了快速反应液体模塑工艺（High Speed Reactive Liquid Molding，HSRLM），按反应体系的种类不同还可分为混合活性快速反应液体模塑（MA／HSRLM）和热活性快速反应液体模塑（TA／HSRLM），它们与反应注射成型（RIM）中应用的体系相似，详细情况可参看相关资料。