RFI成型工艺用树脂膜的研究

作     者：董萌 

作者单位：西北工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王汝敏

授予年度：2007年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：树脂膜熔渗 熔渗温度 渗透率 一维流动 流变模型 流动模型 

摘      要：先进的树脂膜熔渗(RFI)工艺是一种树脂熔渗和纤维预制体相结合的一种树脂浸渍技术。由于它采用传统的真空袋压制成型方法，免去了RTM工艺所需的树脂计量注射设备及双面模具的加工，所以在制造出性能优异的制品的同时，又降低了生产成本。因此，RFI工艺以其诸多优点在航空、船舶制造领域率先发展起来。 研究了适用于RFI工艺用环氧体系树脂膜的配方和工艺。通过各组分相容性以及凝胶化时间的比较，结合树脂体系的粘度，确定了体系配方为：F-51：DDS：PES=100：30：3.5;并对此配方体系在熔渗方面进行了研究，确定了熔渗温度110℃，熔渗时间30～40min。利用傅立叶变换红外光谱、差示扫描量热分析反应机理，确定固化工艺为125℃／1h+150℃／2h+180℃／2h，并用Kissinger法计算了表观活化能ΔE、碰撞因子A和反应级数n等固化反应动力学参数。最后通过对浇铸体的测试，证明此树脂膜具有良好的力学性能和耐热性能。 探讨了改性双马树脂体系作为RFI工艺用树脂膜的基体，确定了PES最佳用量及固化工艺为130℃／2h+160℃／2h+180℃／2h;熔渗温度120℃，熔渗时间25～30min。耐热性方面，比环氧体系有明显提高，但粘度的增大对浸渍不利。 渗透率是描述充模过程中增强材料渗透性的一个重要参数。随着纤维体积含量的增加，渗透率非线性降低，表明纤维体积含量的大小对树脂浸渍纤维预制体有很大的影响。体系在110℃时随着时间的延长，粘度增加的较平缓，40分钟后粘度才显著上升，这就为RFI工艺提供了一个较宽的低粘度工作平台，有充足的时间浸渍预制件。在此基础上，建立树脂体系的一维流动的流变模型： 1nη=-13.144+7728／T+texp(18.721-8916.7／T)。 通过研究树脂在预制件中的流动特点，建立一维RFI流动模型并对其进行数值模拟，推导出树脂浸润高度、树脂浸润区域内树脂流动速度和压力分布规律，从而为设计制件结构尺寸，优化真空袋固化成型工艺参数提供了理论依据。