RTM成型工藝(Resin Transfer Molding)
RTM成型工藝根本原理是將玻璃纖維或其他加強資料鋪放到閉模的模腔內,用壓力(或真空輔助)將樹脂膠液注入模腔,滲透加強資料,然后固化,脫模成型制品。RTM成型工藝是從濕法鋪層和注塑工藝演化而來的1種新的復合資料成型工藝。RTM工藝通常運用加強資料方式有短切纖維氈、連續纖維氈、三維織物或特制的復合氈等,加強資料的品種有玻璃纖維、芳綸纖維、碳纖維等。采用不飽和聚酯樹脂為基體的RTM成型工藝曾經得到普遍應用,對樹脂體系、加強資料鋪覆、流變特性、模具設計制造、制品構造設計、專用設備等 方面都有系統深化研討。
而酚醛樹脂用于RTM工藝在國內近幾年才呈現。RTM消費工藝通常請求樹脂注射溫度下的黏度約為250-500 mpa•s,以使纖維能很快地滲透,并防止鋪層或織物構造被毀壞。樹脂固化過程應沒有或盡量減少小分子產生,以減少制品缺陷,進步各種性能。傳統的酚醛樹脂由于經過縮合固化,固化過程中有小分子放出,容易形成制品缺陷,所以不太合適RTM工藝成型。
目前國內對酚醛和其他高性能樹脂RTM成型工藝的需求主要來自軍用產品。但由于短少專用的RTM酚醛樹脂,只能應用傳統的酚醛樹脂停止注射,固化時仍采用加壓方式,目前曾經開發出許多制品,獲得了較好的效果。RTM曾經成為航空航天先進復合資料重要的成型工藝之一。三江集團的佘平江等人,應用RTM成型工藝辦法,運用氨酚醛樹脂復合了高強玻璃纖維三維編織體,分別制造了拉伸強度試片、彎曲強度試片、氧乙炔燒蝕試片,試片的纖維體積含量為55%。性能測試結果為:拉伸強度為744MPa,拉伸模量為40.6GPa,斷裂應變2.07%,彎曲強度為456.4MPa,彎曲模量31.8GPa,其力學性能接近于鋼,燒蝕 性能大大好于模壓和纏繞復合資料。馮志海等人在這方面也作了深化研討,并應用于產品消費中。除傳統的氨酚醛外,華東理工大學開發的高碳酚醛樹脂也是針對RTM工藝開發的改性氨酚醛樹脂,其具有較高的碳含量,較寬的工藝操作平臺。但仍采用傳統的縮合固化方式,有小分子釋放,需采用加壓成型。
為順應特種用處的需求,開發RTM專用改性酚醛樹脂成為研討熱點。中科院化學所研討的烯丙基改性酚醛和雙馬共聚樹脂、北京玻鋼院開發的氰酸酯改性酚醛(酚三嗪)、四川大學研討的開環酚醛(苯并惡嗪)均為其代表。國內其他單位在上述種類的開發上也做了許多工作,獲得了很好效果。但針對酚醛樹脂體系的注射工藝、流變特性等方面的研討,還沒有深化停止。
我院開發的氰酸酯改性酚醛熔體黏度在100℃/2h內無變化,固含量>98%,固化溫度220℃,室溫貯存期6個月,Tg在350-400℃之間,沖擊強度比普通酚醛進步了約1.5~3倍,十分適于RTM成型工藝。
酚醛RTM制種類類很多,諸如導彈鼻錐、油井管活塞及汽車用部件,可充沛發揮酚醛制品的尺寸穩定、抗蠕變、阻燃以及高溫力學性能好等優勢。國外WES塑料公司應用RTM工藝,制造了許多軍工產品。Flexadux Plasties有限公司,應用RTM工藝開發作產幾種鐵路站臺用酚醛玻璃鋼制品。Move-Virge有限公司,則采用真空噴注工藝,研制勝利玻纖含量較高的大規格中試品,長寬均可到達3m左右,厚度為22mm。
目前許多公司對RTM設備停止了改良,以便用來消費酚醛玻璃鋼制品。例如Plastech TT公司和維納斯公司,曾經推出1種可用來消費酚醛玻璃鋼的RTM專用設備。
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