淺談樹脂基復合材料的成型工藝

2015-07-16 18:09陜西省理工學校西安710054

山東工業(yè)技術 2015年14期

陳　婷（陜西省理工學校,西安　710054）

淺談樹脂基復合材料的成型工藝

陳婷
（陜西省理工學校,西安710054）

摘要：樹脂基復合材料作為新型復合材料得到了廣泛的應用，在許多行業(yè)都發(fā)揮了重要的作用。樹脂基復合材料的成型工藝日趨完善，各種新的成型方法不斷出現(xiàn)，為樹脂基復合材料的發(fā)展起到了積極的推動作用。本文對樹脂基復合材料的成型工藝做了簡單介紹，分別探討了幾種成型工藝，并分析了聚氨酯樹脂基成型工藝的影響因素，以供大家參考。

關鍵詞：樹脂基復合材料；成型工藝；聚氨酯樹脂基

材料是社會發(fā)展人類進步的物質基礎，材料的革新將會推動產業(yè)進步，從而帶動人類生活不斷提高。由于具有比強度、耐疲勞、各向異性和可設計性等諸多優(yōu)點，樹脂基復合材料已經被廣泛應用與多個行業(yè)，并成為衡量某些行業(yè)發(fā)展水平的指標之一。

1　樹脂基復合材料成型工藝簡要分析

樹脂基復合材料成型工藝就是將增強材料在預定的方向上進行均與鋪設，使其能夠符合制品的表面質量、外部形狀以及尺寸。同時還應盡量降低孔隙率，將制品中的氣體徹底排凈，確保制品性能不會受到較大影響。與此同時，在進行相關操作時，還應選擇與制品生產相符合的制造工藝和生產設備，降低單件生產制品的生產成本，提高相關人員的操作便捷性以及身體健康。總的來說，樹脂基復合材料的成型工藝可以分為三個階段，第一個階段就是原材料準備階段，包括了樹脂基材料、增強材料和成型模具；第二個階段是準備階段，包括了膠液配制、增強材料處理和模具準備；第三個階段是成型工序階段，包括了成型作業(yè)、固話和脫模三個步驟。

2　幾種樹脂基復合材料成型工藝分析

2.1拉擠成型工藝分析

復合材料拉擠成型工藝的研究開始于上世紀五十年代，到了六十年代中期，在實際生產中逐漸運用了拉擠成型工藝。經過將近十年的發(fā)展，拉擠技術又取得了重大研究進展，樹脂膠液連續(xù)纖維束在濕潤化狀態(tài)下，通過牽引結構拉力，在成型模中成型，最后在固化設備中進行固化，常用的固化設備有固化模和固化爐。拉擠成型工藝的制品質量十分穩(wěn)定，制造成本也很低；生產效率也很高能夠進行批量化的生產。

2.2模壓成型工藝分析

模壓成型工藝是一種較為老舊的工藝，但是又充滿不斷創(chuàng)新的可能，具有良好的未來發(fā)展?jié)摿?。該種成型工藝主要是在金屬模內加入預混料，再對金屬模進行加熱，同時對金屬模進行加壓，從而使金屬模內的混合料成型。模壓成型可以實現(xiàn)自動化生產，能夠有效控制制品尺寸和精度，大幅降低生產成本。此外，模壓成型的制品不需二次處理，表面十分光潔；生產效率很高，還可以用于成型結構比較復雜的制品。不僅如此，模壓成型工藝能夠有效避免基體試件分子取向，客觀反映非晶態(tài)高聚物的性能。

2.3鋪放成型工藝分析

自動窄帶鋪放成型技術和自動鋪絲束成型技術統(tǒng)稱為纖維鋪放成型技術，是一種全新的自動化制造技術。鋪放成型工藝的基礎是纏繞和自動鋪放技術。一般情況下，纖維鋪放成型工藝是在帶頭鋪設后按照預定的形狀和位置對帶有隔離襯紙的預浸帶進行切割，之后再進行加熱并按照設計方向進行壓輥，對應的模具曲率半徑變化率較小，曲率半徑較大。通常情況下，鋪帶機的核心零部件就是鋪帶頭，主要作用就是襯紙剝離、張力控制等。鋪絲技術適用于曲率半徑較小的制品生產，鋪設時沒有褶皺，不需額外處理操作。鋪絲相對于鋪帶來說，成本較高，效率較低，在選用時需結合實際情況決定。

2.4RTM成型工藝分析

ResinTrаnsferMolding的簡稱就是RTM成型工藝技術，也就是通常所說的樹脂基傳遞模塑技術，是一種不同于傳統(tǒng)成型工藝的模壓成型技術。該技術最初用于飛機雷達罩成型，經過多年發(fā)展，已經成功地用于生產制造各種纖維增強復合材料。在歐美地區(qū)，RTM復合材料成型工藝使用較為廣泛，是一種較為熱門的樹脂基復合材料成型技術，也是具有未來發(fā)展?jié)摿Φ囊环N成型工藝。RTM成型工藝主要是在閉合模具中注入樹脂，再通過固化增強材料進而成型的一種工藝。一般來說，RTM技術主要具有以下幾個顯著特點：可以為構件雙面提供十分光法的表面屬性；可以制造出表面品質精良的復雜構件；便于計算機輔助設計；成型效率很高適合中等復合材料制品生產。

3　聚氨酯樹脂基復合材料成型工藝影響因素分析

3.1材料拉伸強度受模壓溫度的影響

制品的力學性能受到模壓溫度的影響很大，在預成型完成后，基體樹脂中包含的分子主要是聚氨基甲酸酯線型分子。在140攝氏度以下進行模壓成型時，將會發(fā)生擴鏈反應，在基體樹脂基中會產生氨基甲酸酯。在模壓溫度不斷升高的情況下，氨基甲酸酯會和異腈酸酯基團產生化學反應出現(xiàn)脲基甲酸酯，對材料性能造成較大的影響。

3.2材料力學性能受模壓壓強的影響

制品的外觀整體性會受到模壓壓強的影響，不同壓強產生的影響結果存在較大差異。壓強過低時，樹脂流動會出現(xiàn)不均衡，氣泡不能完全從樹脂中排除。從而引起制品拉伸性能降低以及表面品質差等問題。如果壓強過高，則可能出現(xiàn)脫模困難，在脫模過程中致使制品出現(xiàn)損傷。

3.3拉伸強度受模壓時間和纖維含量的影響

材料力學性能還會和受到時間的影響，模壓時間過長，會導致制品樣片的規(guī)整度降低；如果模壓時間不夠，又會引起成型過程不到位，材料的力學性能不能達到要求。另一個方面，通過纖維含量實驗得知：拉伸強度在纖維含量較低的時候，會隨著纖維含量增加而降低；拉伸強度在纖維含量超過5%時，隨著纖維含量增加而升高。