当前位置：文档之家 › HP-RTM树脂体系固化反应动力学及流变行为研究

HP-RTM树脂体系固化反应动力学及流变行为研究

  • 格式：pdf
  • 大小：1.23 MB
  • 文档页数：5

Ｋｉｓｓｉｎｇｅｒｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎａｃｔｉｖａｔｉｏｎｅｎｅｒｇｙＥａｗａｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｖｉｓｃｏｓｉｔｙｉｎ ｃｒｅａｓｅｄｒａｐｉｄｌｙｔｏ１７６×１０６ Ｐａ·ｓａｎｄｇｅｌｅｄｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙｗｉｔｈｉｎ６０ｓａｔ１２０℃，ｔｈｅｒｅｓｉｎｓｙｓｔｅｍ ｃａｎｂｅｃｕｒｅｄ ｗｉｔｈｉｎ２ｍｉｎａｔｃｅｒｔａｉｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．ｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎａｃｔｉｖａｔｉｏｎｅｎｅｒｇｙＥａｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂｙｔｈｅｃｌａｓｓｉｃａｌｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌ Ｋｉｓｓｉｎｇｅｒｍｅｔｈｏｄｗａｓ５４８８ｋＪ／ｍｏｌ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｏｆｆｅｒｔｈｅｔｈｅｏｒｙｂａｓｉｓａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｆｏｒ ｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｅｔａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆＨＰ－ＲＴＭ ｍｏｌｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ．
作者简介：刘钟铃 （１９８４—），男，工程师，主要从事聚合物基复合材料方面研究工作，电子信箱：ｌｉｕｚｌ２００３＠１６３．ｃｏｍ。 通信作者：何鹏，电子信箱：ｐｅｎｇ．ｈｅ＠ｆｚｔｅｃ．ｎｅｔ。
３２
高科技纤维与应用
２０１９年 第 ３期
Ｈｉ－ＴｅｃｈＦｉｂｅｒａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔＲｅｐｏｒｔ 实验报告
ＬＩＵＺｈｏｎｇｌｉｎｇ，ＹＵＡＮＹｕｅ，ＺＨＡＮＧＬｉ，ＨＥＰｅｎｇ （ＫａｎｇｄｅＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓＣＯ，．Ｌｔｄ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＬｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＬａｎｇｆａｎｇＨｅｂｅｉ０６５０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＨＰ－ＲＴＭ （ＨｉｇｈＰｒｅｓｓｕｒｅ－ＲｅｓｉｎＴｒａｎｓｆｅｒＭｏｌｄｉｎｇ）ｉｓｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｏｆｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌｍｏｌｄｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒｔｈｅａｕｔｏｍｏｔｉｖｅｉｎｄｕｓｔｒｙｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍｏｌｄｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ，ＨＰ－ＲＴＭ ｃｏｕｌｄｒｅｄｕｃｅｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐａｒｔｓｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｃｙｃｌｅｔｏｌｅｓｓｔｈａｎ１０ｍｉｎｕｎｄｅｒｔｈｅｐｒｅｍｉｓｅｏｆｅｎ ｓｕｒｉｎｇｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｓｈｏｒｔｅｎｔｈｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｃｙｃｌｅｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐａｒｔｓ．ＴｈｅｒｅｆｏｒｅＨＰ－ ＲＴＭ ｂｅｃａｍｅｏｎｅｏｆｔｈｅｐｒｅｆｅｒｒｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍｏｌｄｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｉｎｔｈｅａｕｔｏｍｏｔｉｖｅｆｉｅｌｄ．Ｔｈｅｃｕｒｉｎｇｔｈｅｒｍａｌａｎｄ ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌｂｅｈａｖｉｏｒｓｏｆｒａｐｉｄｃｕｒｉｎｇｒｅｓｉｎｓｙｓｔｅｍｏｆＨＰ－ＲＴＭ ｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｂｙＤＳＣ （ＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＳｃａｎｎｉｎｇＣａｌｏ ｒｉｍｅｔｅｒ）ａｎｄｒｈｅｏｍｅｔｅｒ．ＴｈｅｃｕｒｉｎｇｋｉｎｅｔｉｃｓｏｆｔｈｅＲＸ－１ｒｅｓｉｎｓｙｓｔｅｍｗａｓｓｔｕｄｉｅｄｂｙｔｈｅｃｌａｓｓｉｃａｌｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌ
关键词：碳纤维复合材料；环氧树脂；ＨＰ－ＲＴＭ；快速固化；反应动力学 中图分类号：ＴＱ３４２＋７４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００７－９８１５（２０１９）０３－００３２－０５
ＳｔｕｄｉｅｓｏｎｔｈｅＫｉｎｅｔｉｃｓｏｆＣｕｒｉｎｇＲｅａｃｔｉｏｎａｎｄＲｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ ＢｅｈａｖｉｏｒｏｆＨＰ－ＲＴＭ ＲｅｓｉｎＳｙｓｔｅｍ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ；ｅｐｏｘｙｒｅｓｉｎ；ＨｉｇｈＰｒｅｓｓｕｒｅ－ＲＴＭ；ｒａｐｉｄｃｕｒｉｎｇ；ｒｅａｃｔｉｏｎｓｋｉｎｅｔｉｃｓ
０ 前言
能源短缺及环境污染问题已成为制约我国汽 车产业可持续发展的突出问题。按照目前汽车的 平均油耗水平及汽车保有量的增长速度计算，到 ２０２０年我国汽车保有量将超过 １５亿辆，汽车燃 油消耗将超过 ２５亿 ｔ／ａ［１］。为应对气候变化改善 环境，世界多个国家和地区已经出台相应政策限 制汽车燃油消耗量，我国也已颁布 《节能与新能 源汽车产业发展规划 （２０１２－２０２０年）》，要求到 ２０２０年乘用 车 平 均 燃 料 消 耗 量 降 至 ５Ｌ／１００ｋｍ， 节能型乘用车燃料消耗量 降 至 ４５Ｌ／１００ｋｍ以 下 ［２］。轻量 化 技 术 是 汽 车 降 低 油 耗、 减 少 排 放 、 提高新能源汽车续航里程最有效工程途径之一。 研 究 表 明， 车 重 每 减 轻 １０％， 油 耗 可 降 低 ６％ ～８％［３］。
实验报告 ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔＲｅｐｏｒｔ
ＨＰ－ＲＴＭ 树脂体系固化反应动力学 及流变行为研究
刘钟铃，袁悦，张莉，何鹏 （康得复合材料有限责任公司，河北 廊坊 ０６５０００）
摘 要：ＨＰ－ＲＴＭ （高压树脂传递模塑） 工艺是近些年针对汽车行业兴起的碳纤维复合材料快速成 型工艺，较传统的成型工艺在保证制品力学性能的前提下，其复合材料部件生产周期可缩短至 １０ｍｉｎ以 内，大幅缩短了复合材料部件制造周期，成为汽车领域复合材料成型的首选工艺之一。针对 ＨＰ－ＲＴＭ工 艺用快速固化环氧树脂体系 （ＲＸ－１），采用 ＤＳＣ （差示扫描量热仪） 和流变仪研究了其固化反应热行为 和流变行为，并根据经典动力学模型 Ｋｉｓｓｉｎｇｅｒ法研究 ＲＸ－１树脂体系固化反应动力学，计算了反应活化 能 Ｅａ。研究结果表明：ＲＸ－１树脂体系在 １２０℃、６０ｓ内其黏度已突增到 １７６×１０６ Ｐａ·ｓ，完全实现凝 胶化，该体系在一定的工艺温度下能实现在 ２ｍｉｎ内完成固化，利用 Ｋｉｓｓｉｎｇｅｒ法求得 ＲＸ－１树脂固化过 程表观活化能 Ｅａ为 ５４８８ｋＪ／ｍｏｌ。研究成果为 ＨＰ－ＲＴＭ成型

合集下载

用于RTM工艺的烧蚀树脂及其复合材料

用于RTM工艺的烧蚀树脂及其复合材料

用于RTM工艺的烧蚀树脂及其复合材料李婷;赵文斌;杨学军;田谋锋【摘要】根据烧蚀防热复合材料RTM制备技术对树脂的要求,研究了一种适合于RTM工艺的无溶剂高残碳烧蚀树脂及其法向增强复合材料,详细讨论了树脂的黏度-温度特性、耐热性能、烧蚀性能及烧蚀复合材料的力学性能、热物理性能,并对制备的烧蚀防热材料构件进行了固体发动机热试车考核.结果表明:采用多环芳香酚改性的高邻位酚醛树脂工艺适用期长达120 min、残碳率达67.1％,使用该树脂制备的几种法向增强的复合材料层剪强度达39.3 MPa以上;该类树脂基烧蚀防热材料可作为固体火箭发动机扩张段的标准材料.【期刊名称】《宇航材料工艺》【年(卷),期】2019(049)003【总页数】4页(P41-44)【关键词】树脂传递模塑成型;烧蚀树脂;复合材料【作者】李婷;赵文斌;杨学军;田谋锋【作者单位】西安航天复合材料研究所,西安710025;西安航天复合材料研究所,西安710025;西安航天复合材料研究所,西安710025;北京玻钢院复合材料有限公司,北京 102100【正文语种】中文【中图分类】TQ323.10 引言树脂传递模塑成型（RTM）是一种复合材料液体闭模成型工艺，该技术易于实现结构的整体化、净尺寸和快速成型，具有高效率、低成本、环保等诸多优点，迅速发展成高性能复合材料的热门成型方法之一，并已广泛应用于航空航天、汽车和建筑领域等［1-6］。

随着可用于RTM 工艺的烧蚀树脂制备技术和缝合、机织、编织和针刺等纺织技术的发展，多维纺织预成型技术和RTM 工艺相结合，可生产低成本、高性能和高质量的烧蚀防热构件。

国内现有的烧蚀树脂如高纯酚醛、高碳酚醛、氨酚醛、低压钡酚醛树脂等由于黏度大、活性高等特点不适用RTM 工艺，该工艺要求树脂无溶剂或低溶剂，且树脂交联固化时尽可能少的释放小分子产物，从而更好地保证产品性能［7-12］；对于注射成型高纤维体积分数的预制体，通常理想的树脂黏度为100～300 mPa·s，大多数树脂体系接近500 mPa·s 时已不能持续流过预制体［13-14］；适用于烧蚀防热复合材料的RTM 树脂基体800 ℃残碳率（升温10 ℃/min）应不低于60%，以保证复合材料的烧蚀防热性能；树脂工艺适用期应不低于180 min。

树脂传递模塑RTM工艺树脂微观流动行为数值分析

树脂传递模塑RTM工艺树脂微观流动行为数值分析


— !"F —
-229 年 $ 月
固体火箭技术
第 -7 卷
艺树脂宏观流动影响重大， 特别是在纤维含量较高的 先进复合材料 !"# 成型过程中， 树脂对于增强纤维的 微观浸润效果是影响材料性能的关键因素
［ $］
( 为纤维束沿 式中, ) / 为纤维束内微观坐标系坐标； 主坐标轴 （ "） 方向厚度的 % 0 - ， 即最大椭圆的长半轴； + 为纤维束沿副坐标轴 （ )） 方向厚度的 % 0 - ， 即最大椭圆 的短半轴。
+& +) #
) # )/ $% ｛! ［ （ ( $ )） *（ + $ )） ］ ｝ （ & , $ &2 ）
45
$（ ( * + $ - ) / ）*
［ （ ( $ ) / ） *（ + $ ) / ）］ !
-
-
$（ ( * +）* ! （ (- * +- ）
（6） （-） , , 为 便 于 进 一 步 分 析， 对式 （6） 进行无量纲化处
05B 工艺中树脂流动行为进行深入分析， 对制定和优 化 05B 工艺参数、 提高复合材料的性能具有重要意 义。 迄今为止， 很多 05B 树脂流动方面的研究大多从 宏观水平分析树脂在纤维预制体内的平均流动现象， 在研究过程中不考虑树脂体系在纤维束内部的微观流
［ @ W F］ 。许多研究表明， 微观浸润行为对 05B 工 动行为
。根据树
脂在 !"# 工艺流动充模过程中的流体力学特点， 文中 建立了树脂在增强纤维束内流动的数学模型。该模型 能够预报影响 !"# 工艺树脂微观流动行为工艺参数 的变化规律。
RTM加工工艺存在的问题及研究现状

RTM加工工艺存在的问题及研究现状


１ ＴＭ 工 艺 存 在 的 问题 Ｒ
ＲＴＭ 工艺 主要 有两 个 关键环 节 ： 浸渍 与聚 合 ， 即树 脂 的充模 与 固
中 粉 工 ２２ ｏ 国 体 业 ０ ．ｌ １Ｎ ２
化 。其 工艺 参数 和 材料 性能 对这 两 个 射 口和 溢料 ，从而 可 以提高 模 具设 计 性 差 。纤维 预 制体 边缘 与模 具表 面 不
ＩＩ ＝． ｌ 至加 工工艺存在的问题及研究 －
【 要 】 树 脂 传 递 模 塑 （ 罗 ｉ Ｔ ａ ｓｅ Ｍｏ ｄ ｎ 摘 ｓｎ ｌ ｉ ｇ，ＲＴ 工 艺 是 Ｍ） 康 永 Ｒｅ 红 ｒ ｎ ｆ ｒ
一
种 制造 高性 能纤 维增 强聚 合 物基 复合 材 料 的先进 技术陕 西榆林 １ １ 。 陕西金泰 氯碱 化工有 限公司技术 部 ， 因其成 型速 ＿ ０ ∞
模具 的优化设 计 、 新 ＲＴＭ 专业软 件进 行工艺过 程模拟 可以 局 部纤 维体 积 分数 较低 或 较高 而形 成 过程 的在线监控 、 合 理 的 确 定 ＲＴＭ 模 具 中 的 导 流 槽 、注 树 脂富 裕 区或 者贫 瘠 区 ，使成 品均 匀 型 工艺设 备 的开发 等。
形 成 气 泡 、干 斑 、脱 层 ，以 及 预 成 型 体 树 脂对 纤 维 的浸 润过程 均 不 可见 ，很 注 射 的树 脂冲 刷 而改变 其均 匀性 。纤
铺 敷 不 当 引 起 厚 度 不 均 和 褶 皱 等 。 难Ｘ Ｒ ￣ ＴＭ工 艺过程进 行研究和 及时解 维预 制体 边缘 不 能与模 具 壁很 好地 吻 ＲＴ 技术在 国内外普遍 存在 的难关和 决实 际生 产 工 艺 过程 中 出现 的 问题 ， 合 ， 处容 易形成高渗 透区 ，导致树脂 Ｍ 该
． （ ） 格适 合 的 ＲＴＭ 注射成 型分 ２ ２纤维预制体的可渗透性 ５价
RTM用6818高温环氧树脂化学流变特性研究

RTM用6818高温环氧树脂化学流变特性研究

RTM用6818高温环氧树脂化学流变特性研究龚文化; 杜姝婧; 许亚洪【期刊名称】《《宇航材料工艺》》【年(卷),期】2019(049)006【总页数】5页(P39-42,68)【关键词】环氧树脂; 高温; 树脂传递模塑工艺; 流变特性【作者】龚文化; 杜姝婧; 许亚洪【作者单位】航天特种材料及工艺技术研究所北京100074【正文语种】中文【中图分类】TB3320 引言采用RTM工艺成型的产品具有尺寸精度高、外观质量好等特点，目前已广泛应用于航空航天、船舶、汽车等领域［1-3］。

在RTM工艺中树脂对纤维只有一步浸润，因此对树脂体系的要求较高［4］。

树脂在注胶温度下应当具有较低的黏度且具有较长的适用期，树脂黏度低使得树脂在模具中流动阻力小，能够快速充满模具形腔，有利于树脂对预制体的浸润；适用期长能够保证树脂在发生固化反应前将预制体浸润完全［5］。

环氧树脂由于具有优良的化学和力学性能［6］，已经成为制备复合材料产品的首选基体材料［7］。

树脂体系的化学流变特性是决定复合材料成型工艺参数的关键因素，环氧树脂成型过程中的化学流变特性比较复杂，可以通过对树脂体系进行动态黏度和等温黏度分析，建立树脂体系的化学流变模型，进而对树脂体系在特定条件下的黏度进行分析［8-9］。

崔郁等研究了RTM用5284树脂体系的流变特性，确定了树脂体系的低黏度平台窗口及RTM工艺参数［10］。

张明等采用双阿累尼乌斯方程研究了RTM用环氧3266树脂体系的化学流变特性，并建立了相应的化学流变模型［11］。

梁志勇等以黏度试验和热分析试验为基础，研究了用于RTM工艺的中温固化EPON862环氧树脂体系的化学流变特性，为制定合理的RTM工艺参数提供了科学依据［12］。

王芳芳等研究了RTM用双马来酰亚胺树脂体系的化学流变性能，对不同配方树脂体系进行动态及等温黏度测试，建立了树脂体系的流变模型，确定了RTM成型工艺窗口［13］。

6818环氧树脂是航天特种材料及工艺技术研究所最新研发的一种用于RTM成型工艺的高温固化环氧树脂体系。