液体模塑成型

对于多层结构，有效渗透率可通过下面的关系进行估算
工 艺 监 测 与 控 制
树脂固化过程
化学反应 热反应 挥发 粘度增加 凝胶 玻璃化
液 态
固 态
热辐射
固化是树脂通过化学反应改变其性能的过程
加工成型工艺模型流程图
材料 - 热传递 - 比热 热动力学模型 - 反应速率 - 比热焓 热传递模型 - 分子量 - 粘度
低投入 低污染 树脂系统
反应速率 放热曲线 低收缩 高机械性能 复合引发体系
高效率
高品质
混合系统
特殊性能
流动通过多孔介质 (流体动力学)
真空口 真空口 注射口 非稳态 热传导 (热力学) 非等温 化学反应 (反应动力学) 等效渗透 织物结构、层合结构
纤维预成形
Structural Reaction Injection Molding (SRIM)
工艺周期
液体模塑成型技术的应用
复合材料在汽车工业上的应用
高性能复合材料客车
复合材料在航空领域的应用
复合材料在航海领域的应用
复合材料在基础设施上的应用
复合材料芯材横截面
复合材料在运动器材上的应用
Structural Reaction Injection Molding (SRIM)
真空辅助树脂注射
Vacuum-Assisted Resin Injection(VARI)
SCRIMP成型 Seeman’s Composite Resin Injection Molding Process
复合材料液体模塑成型工艺原理示意图
液体模塑成型的主要研究内容
注射模塑 部 件 的 复 杂 性 RTM （液体模塑）
压模塑
微 结 构 控 制
增强材料的选择
模塑件的力学性能要求 模塑件的使用环境要求 经济效益
常用增强材料
碳纤维 玻璃纤维 芳纶纤维 纤维纱
树脂体系的要求
工 艺
时间-温度-粘度 固化周期 后固化 适用期
复合材料液体模塑成型技术
Liquid Composites Molding Process
复合材料液体模塑成型技术
液体模塑成型技术 织物与预成型 工艺监测与控制 液体模塑成型技术的应用
液体模塑成型技术
树脂传递模塑
Resin Transfer Molding (RTM)
结构反应注射模塑
预成型体取向
渗透性
脱 模
模具温度
树脂粘度
热传递
织 物 与 预 成 型
织 物 类 型
双向平纹
三向平纹
缝 编
多轴多层经向针织
三维柱状
三维编织
三维直交织物
角度互锁结构
织 物 结 构 的 选 择
工艺性能 渗透率 (X、Y和Z轴) 压缩性能 铺覆性能
使用性能 模量、强度等 耐久性 压缩性能
预成型体 排气孔 热流
脱模 充模与固化
适合于RTM的树脂体系
粘 度
< 200 cps
适用期
固化温度 固化时间 后固化
> 2 hours
< 175 °C 取决于应用情况,一般 < 1 hour 尽可能避免
RTM 技术的综合性能
预成型体
模 具
注 射
预成型体类型 预成型体结构
固 化
模具设计 模具材料 渗透性 模具设计 渗透性 树脂反应动力学 模具温度 热传递 充模时间 树脂反应动力学 模具温度
真空袋
树脂注射口
真空管
真空管
真空辅助树脂注射
Vacuum Assisted Resin Transfer Molding
Seeman’s Composite Resin Injection Molding Process
西曼复合材料公司树脂渗透成型法(SCRIMP)
真空袋
高渗透介质 树脂注射口
性 能
模量 强度 使用寿命 使用温度
成 本
常用树脂类型
类型 聚酯树脂 乙烯基酯树脂 酚醛树脂 聚氨酯 环氧树脂 双马来酰亚胺 热塑性塑料 高 难 高 性 能 低 工艺操作性 易 成本 低 应 用 汽车, 军事 汽车, 军事 汽车, 军事 汽车, 军事 航空 航空
树脂传递模塑成型技术
注射口
预催化树脂
渗 透 率
渗透率（K）是用来表征流体通过预成型体的 难易性，主要与下面两点有关
预成型体的结构
树脂的粘度
渗透率可决定一些关键的工艺参数 充模时间 注射压力
对于各向同性预成型体，渗透率仅需用一个值来表征
K = Kxx = Kyy = Kzz
对于各向异性预成型体，渗透率有三个值 Kxx, Kyy, Kzz
预 成 型 体
一般指实际结构的骨架 根据结构与树脂注射要求设计 设计时需特别注意如下几点:
• 泡沫芯材 • 金属嵌入物 • 多层预成型体
随机毡
二维机织物
编 织 机
环 形 编 织 机
三 维 编 织 机
通 用 预 成 型 技 术
剪切-铺放预成型
纤维取向预成型
热成型材料冲压预成型
二维环形编织 插入物预成型
真空管
真空管
autoclave: Apply Vacuum Pressure and Heat in an oven which can be 5 feet to 300 feet long
液体模塑成型的优点
成本低
表观质量佳
工艺灵活 可成型大型复杂制品 可加筋、加芯及插入物 整体成型 适合多种树脂体系
将两种或两种以上的组分在混合区低压(0.5MPa)混合后，即在低压 (0.5-1.5MPa)下注射到闭模中反应成型(例如，组分一为多元醇， 一为异氰酸酯，则反应生成聚氨酯)。直接在一种组分内加入磨碎 玻纤原丝和(或)填料，亦可在注射前，将长纤维增强材料(如连续 纤维毡、织物、复合毡、短切原丝等的预成型物等)预先置模具。