树脂基复合材料成型工艺发展研究

综合实验研究玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料的制备院系：航空航天工程学部专业：高分子材料与工程专业指导教师：于祺学生姓名：王娜目录第1章概述1.1 玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料的研究现状 1.2 本次试验的目的及方法第2章手糊法制备玻纤/环氧树脂复合材料2.1实验原料2.1.1环氧树脂2.1.2玻璃纤维2.1.3咪唑固化剂2.1.4活性稀释剂2.2手糊成型简介2.4实验部分2.4.1实验仪器2.4.2实验步骤第3章力学性能测试3.1剪切强度3.2弯曲强度3.3实验数据的分析3.3.1 浸胶的用量及均匀度3.3.2 固化时间与温度的影响3.3.3 活性稀释剂的用量第4章结论与展望4.1结论与展望参考文献第1章概述1.1 玻璃纤维增强环氧树脂复材的研究现状EP/玻璃纤维(GF)复合材料是目前研究比较成熟、应用最广的一种复合材料。

EP/GF复合材料具有质量轻、强度高、模量大、耐腐蚀性好、电性能优异、原料来源广泛、工艺性好、加工成型简便、生产效率高等特点,并具有材料可设计性及特殊的功能性如屏蔽电磁波、消音等特点,现已成为国民经济、国防建设和科技发展中无法代替的重要材料。

且复合材料的研究水平已成为一个国家或地区科技经济水平的标准之一。

目前美，日，西欧的水平较高，北美，欧洲，日本的产量分别占33%，32%，30%。

毋庸置疑，EP/玻璃纤维(GF)复合材料的质量轻，高强度等优于金属的特性，会在某些领域更广泛的使用，目前复材的粘接性能与力学性能成为主要的研究方面。

目前主要的成型方法有手糊成型，缠绕成型，热压管成型，RTM成型，拉挤成型。

1.2 本次试验的目的及方法实验由学生自行设计采用一种固化体系，用手糊成型方法制备EP/玻璃纤维(GF)复合材料，再测量材料的力学性能如，弯曲，剪切。

目的在于1，了解材料科学实验所涉及到的设备的基本使用。

2，掌握环氧树脂固化体系的配置及设计。

3，对手糊成型操作了解，及查找文献完成论文的能力。

树脂基复合材料的应用一、引言随着科技的不断进步，树脂基复合材料已经成为了现代工业制造中不可或缺的材料之一。

树脂基复合材料具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点，被广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑等领域。

二、树脂基复合材料的定义和分类1. 定义树脂基复合材料是由树脂作为基体，加入适量的增强剂和填充剂，经过混合、成型和固化等工艺制成的一种新型材料。

2. 分类（1）按照增强剂分类：碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料、芳纶纤维复合材料等。

（2）按照树脂种类分类：环氧树脂复合材料、聚酰亚胺复合材料、酚醛树脂复合材料等。

（3）按照成型方法分类：注塑成型复合材料、压缩成型复合材料等。

三、树脂基复合材料的特点1. 轻质树脂基复合材料的密度约为金属材料的1/4，因此具有轻质的特点。

2. 高强度增强剂的加入使得树脂基复合材料具有很高的强度和刚度。

3. 耐腐蚀树脂基复合材料具有良好的耐腐蚀性能，可以应用于恶劣环境下。

4. 成型性好树脂基复合材料可以通过注塑、压缩成型等多种成型方法制造出各种形状的产品。

四、树脂基复合材料在航空航天领域中的应用1. 飞机结构件树脂基复合材料具有轻质、高强度等优点，在飞机结构件中得到了广泛应用。

例如：机翼、尾翼、垂直尾翼等。

2. 航天器部件在航天器部件中，树脂基复合材料可以用于制造推进器罩、导航罩等部件。

由于其轻质高强的特点，可以减少发射时所需的推力。

3. 卫星结构件卫星结构件需要具有轻质、高强、耐腐蚀等特点，树脂基复合材料正是满足这些要求的理想材料。

五、树脂基复合材料在汽车制造领域中的应用1. 车身结构件树脂基复合材料可以用于制造车身结构件，例如：车门、引擎盖等。

由于其轻质高强的特点，可以减少汽车的重量，提高燃油效率。

2. 内饰部件树脂基复合材料还可以用于汽车内饰部件的制造，例如：仪表盘、门板等。

由于其成型性好的特点，可以制造出各种形状的内饰部件。

六、树脂基复合材料在建筑领域中的应用1. 建筑外墙板树脂基复合材料可以用于制造建筑外墙板，由于其耐候性好、防水性能强等特点，被广泛应用于建筑装饰。

树脂基复合材料制件机械加工工艺大家好，今天咱们聊点轻松的，但绝对实用的话题——树脂基复合材料制件的机械加工工艺。

别小看这些材料，它们可是现代制造业的明星，尤其是在航空、汽车和电子领域，简直是大放异彩！说到树脂基复合材料，大家可能会想到那种既硬又轻，还超级耐磨的材料。

没错，就是它！不过，这种材料可不是随便就能加工出来的哦。

你得先给它来个“美容”——预处理，这可是个技术活，得把表面的脏东西都清理干净，让材料更光滑，更容易上色。

接下来是“化妆”——表面处理，这一步能让材料的外观更加美观，还能增强其耐腐蚀性和耐磨性。

比如，给材料涂上一层薄薄的漆，或者贴上一层特殊的薄膜，都能让材料看起来更高级。

然后，就得开始“穿西装”——表面涂装，这可是整个加工过程中最重要的一步。

通过喷涂、浸涂等方式，将颜色或图案均匀地涂在材料表面，这样不仅美观大方，还能保护材料不受外界环境的影响。

除了这些“外在美”，材料的内在质量也不能忽视。

所以，还得进行“体检”——检测与评估，通过各种测试方法，确保材料的性能达到设计要求。

这就像给材料做个全面的身体检查，确保它能够胜任各种任务。

别忘了给材料“安家”——成型加工，这一步是将预处理、表面处理、涂装等步骤整合起来，形成最终的产品。

这个过程需要精确控制温度、压力等参数，确保材料按照预定的形状和尺寸成型。

好了，说了这么多，是不是觉得树脂基复合材料制件的机械加工工艺还挺有趣的呢？这个过程就像是给材料穿上华丽的外衣，让它在各种场合都能闪闪发光。

只要掌握了这些技巧，相信每个人都能成为制造大师！好了，今天的分享就到这里啦。

希望大家通过这篇文章，对树脂基复合材料制件的机械加工工艺有了更深入的了解。

如果大家还有其他问题或想法，欢迎随时留言交流哦！。

树脂基复合材料的发展史树脂基复合材料（Resin Matrix Composite）也称纤维增强塑料（Fiber Reinforced Plastics），是目前技术比较成熟且应用最为广泛的一类复合材料。

这种材料是用短切的或连续纤维及其织物增强热固性或热塑性树脂基体，经复合而成。

以玻璃纤维作为增强相的树脂基复合材料在世界范围内已形成了产业，在我国俗称玻璃钢。

树脂基复合材料于1932年在美国出现，1940年以手糊成型制成了玻璃纤维增强聚酯的军用飞机的雷达罩，其后不久，美国莱特空军发展中心设计制造了一架以玻璃纤维增强树脂为机身和机翼的飞机，并于1944年3月在莱特-帕特空军基地试飞成功。

从此纤维增强复合材料开始受到军界和工程界的注意。

第二次世界大战以后这种材料迅速扩展到民用，风靡一时，发展很快。

1946年纤维缠绕成型技术在美国出现，为纤维缠绕压力容器的制造提供了技术贮备。

1949年研究成功玻璃纤维预混料并制出了表面光洁，尺寸、形状准确的复合材料模压件。

1950年真空袋和压力袋成型工艺研究成功，并制成直升飞机的螺旋桨。

60年代在美国利用纤维缠绕技术，制造出北极星、土星等大型固体火箭发动机的壳体，为航天技术开辟了轻质高强结构的最佳途径。

在此期间，玻璃纤维-聚酯树脂喷射成型技术得到了应用，使手糊工艺的质量和生产效率大为提高。

1961年片状模塑料（Sheet Molding Compound, 简称SMC）在法国问世，利用这种技术可制出大幅面表面光洁，尺寸、形状稳定的制品，如汽车、船的壳体以及卫生洁具等大型制件，从而更扩大了树脂基复合材料的应用领域。

1963年前后在美、法、日等国先后开发了高产量、大幅宽、连续生产的玻璃纤维复合材料板材生产线，使复合材料制品形成了规模化生产。

拉挤成型工艺的研究始于50年代，60年代中期实现了连续化生产，在70年代拉挤技术又有了重大的突破，近年来发展更快。

除圆棒状制品外，还能生产管、箱形、槽形、工字形等复杂截面的型材，并还有环向缠绕纤维以增加型材的侧向强度。

树脂基复合材料的工艺特点树脂基复合材料的成型工艺灵活，其结构和性能具有很强的可设计性。

树脂基复合材料可用模具一次成型法来制造各种构件，从而减少了零部件的数量及接头等紧固件，并可节省原材料和工时；更为突出的是树脂基复合材料可以通过纤维种类和不同排布的设计，把潜在的性能集中到必要的方向上，使增强材料更为有效地发挥作用。

通过调节复合材料各组分的成分、结构及排列方式，既可使构件在不同方向承受不同的作用力，还可以制成兼有刚性、韧性和塑性等矛盾性能的树脂基复合材料和多功能制品，这些是传统材料所不具备的优点。

树脂基复合材料在工艺方面也存在缺点，比如，相对而言，大部分树脂基复合材料制造工序较多，生产能力较低，有些工艺（如制造大中型制品的手糊工艺和喷射工艺）还存在劳动强度大、产品性能不稳定等缺点。

树脂基复合材料的工艺直接关系到材料的质量，是复合效应、"复合思想"能否体现出来的关键。

原材料质量的控制、增强物质的表面处理和铺设的均匀性、成型的温度和压力、后处理及模具设计的合理性都影响最终产品的性能。

在成型过程中，存在着一系列物理、化学和力学的问题，需要综合考虑。

固化时在基体内部和界面上都可能产生空隙、裂纹、缺胶区和富胶区；热应力可使基体产生或多或少的微裂纹，在许多工艺环节中也都可造成纤维和纤维束的弯曲、扭曲和折断；有些体系若工艺条件选择不当可使基体与增强材料之间发生不良的化学反应；在固化后的加工过程中，还可进一步引起新的纤维断裂、界面脱粘和基体开裂等损伤。

如何防止和减少缺陷和损伤，保证纤维、基体和界面发挥正常的功能是一个非常重要的问题。

树脂基复合材料的成型有许多不同工艺方法，连续纤维增强树脂基复合材料的材料成型一般与制品的成型同时完成，再辅以少量的切削加工和连接即成成品；随机分布短纤维和颗粒增强塑料可先制成各种形式的预混料，然后进行挤压、模塑成型。

·综述·耐高温聚酰亚胺树脂及其复合材料的研究进展杨士勇 高生强 胡爱军 李家泽(　中国科学院化学研究所工程塑料国家重点实验室　北京　100080　)许英利(　航天材料及工艺研究所　北京　100076　)文　摘　综述了耐高温聚酰亚胺基体树脂及其碳纤维复合材料的研究进展,基体树脂包括耐316℃的PMR型热固性聚酰亚胺如PMR—15、KH—304等,和耐371℃聚酰亚胺基体树脂如PMR—Ⅱ—50、AFR—700B、V—CAP—50、V—C AP—75、KH—305等。

介绍了它们的化学合成、结构、物化性能以及结构与性能之间的关系,并对耐高温树脂基复合材料在航天、航空及空间技术领域中的应用情况做了简单的介绍。

关键词　聚酰亚胺,耐高温复合材料,碳纤维Progress in High Temperature Polyimide Matrix Resins andCarbon Fiber Reinforced CompositesYang Shiyong Gao Shengqiang Hu Aijun Li Jiaze (　The State Key Laboratory of Engineering Plastics,Institute of Chemistry,Chinese Academy of Sciences　Beijing　100080　)Xu Yingli(　Aerospace Research Institute of Materials and Processin g Technology　Beijing　100076　)A bstract　Advanced high temperature polyimide matrix resins and its carbon fiber reinforced composites were re-viewed.The matrix resins include PMR polyimides for service temperature of316℃such as P MR-15,KH-304,and PMR polyimides for371℃applications such as PMR-Ⅱ-50,AFR-700B,V-C AP-50,V-CAP-75,KH-305, etc.The chemical synthesis,structures,physical-chemical properties of the matrix and c omposites were discussed.Their applications in aer ospace industr y was also presented.Key words　Polyimide,High temperature composites,Carbon fibers1　前言热固性PMR型聚酰亚胺基碳纤维增强复合材料由于其优异的耐热氧化稳定性能、高温下突出的力学性能、耐辐射性能以及很好的化学物理稳定性等,近年来在航天、航空及空间技术等领域得到了广泛的应用。

一种VARI工艺成型用树脂及其复合材料的研究梁凤飞;金迪;何勇【摘要】以一种VARI(Vacuum Assisted Resin Infusion)成型工艺用环氧树脂RTM6-2为基体,研究了其固化特性,并使用VARI工艺制备了碳纤维增强复合材料层合板,对其性能进行了研究.结果表明:RTM6-2的工艺操作温度为100±10℃,工艺温度下的适用期可达7～9h,树脂浇铸体的经过180℃固化后的玻璃化转变温度为203℃～207℃;层合板的纤维体积含量在56％～57％之间,孔隙率小于1％,玻璃化转变温度为160℃～167℃.同时,通过试验得到了层合板的力学性能.【期刊名称】《西安航空技术高等专科学校学报》【年(卷),期】2018(036)001【总页数】5页(P34-38)【关键词】VARI;工艺;树脂;复合材料【作者】梁凤飞;金迪;何勇【作者单位】中航西飞民用飞机有限责任公司工程技术中心,西安 710089;中航西飞民用飞机有限责任公司工程技术中心,西安 710089;中航西飞民用飞机有限责任公司工程技术中心,西安 710089【正文语种】中文【中图分类】O633.130 引言复合材料的比强度、比刚度大，结构可设计性强，能有效地减轻结构重量、提高结构效率，同时具有良好的耐腐蚀性能和抗疲劳性能，可降低飞机结构的维护成本[1]，在飞机上的应用越来越广[2]。

在复合材料总成本中，制造成本约占60%～70%[3]。

目前飞机结构使用的复合材料构件大多采用热压罐成型工艺，该工艺居高不下的制造成本制约了复合材料在船舶、汽车、建筑等领域的应用。

因此，复合材料的低成本应用，已经成为新一代复合材料的发展方向[4]。

近年来，真空辅助树脂渗透成型(VARI)作为一种典型的高性能、低成本的液体成型工艺，已广泛应用于飞机复合材料零件制造，被认为是最有发展潜力的复合材料低成本制造工艺之一[5]。

VARI工艺是将按照结构和性能要求制备好的纤维预成型体放置在模具上，在真空作用下使液态树脂在预成型体内流动，浸润纤维，并在相应的工艺温度条件下固化成一定纤维/树脂比例复合材料的成型工艺方法[6]，工艺过程如图1所示。

《碳纤维树脂基复合材料RTM制备及其抗高温性能》一、引言随着现代工业技术的不断发展，碳纤维树脂基复合材料因其卓越的力学性能和良好的抗高温性能，被广泛应用于航空航天、汽车制造、体育器材等领域。

RTM（树脂传递模塑）技术作为一种先进的复合材料制备工艺，具有生产效率高、成本低、制品性能优良等优点，被广泛应用于碳纤维树脂基复合材料的制备。

本文将重点探讨碳纤维树脂基复合材料的RTM制备工艺及其抗高温性能。

二、碳纤维树脂基复合材料的RTM制备1. 材料选择碳纤维树脂基复合材料的制备需要选择高质量的碳纤维和树脂基体。

碳纤维具有高强度、高模量、耐高温等优点，是复合材料的主要增强材料；树脂基体则起到粘结和支撑碳纤维的作用，常见的有环氧树脂、聚酰亚胺等。

2. RTM工艺流程RTM工艺主要包括模具设计、材料预处理、注射工艺和后处理等步骤。

首先，根据产品需求设计模具，确保模具的密封性和排气性；然后对碳纤维和树脂进行预处理，如干燥、混合等；接着将预处理后的材料注入模具，通过压力和温度的控制使树脂充分渗透碳纤维，并进行固化；最后进行脱模和后处理，得到成品。

3. 工艺参数控制RTM工艺中，温度、压力、注射速度等工艺参数对制品的性能有着重要影响。

在制备过程中，需要严格控制这些参数，以保证制品的质量和性能。

三、抗高温性能研究碳纤维树脂基复合材料具有良好的抗高温性能，主要得益于碳纤维的高温稳定性和树脂基体的耐热性。

为了进一步研究其抗高温性能，我们进行了以下实验：1. 实验方法采用高温炉对碳纤维树脂基复合材料进行加热，通过测量其在不同温度下的力学性能、热稳定性等指标，评价其抗高温性能。

2. 实验结果及分析实验结果表明，碳纤维树脂基复合材料在高温下仍能保持良好的力学性能和热稳定性。

随着温度的升高，其性能略有降低，但总体上仍能满足大多数应用需求。

这主要得益于碳纤维的高温稳定性和树脂基体的耐热性。

此外，RTM工艺制备的碳纤维树脂基复合材料具有优良的界面性能，能有效提高材料的抗高温性能。