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HP-RTM工艺研究进展

作者: admin 时间:2018-07-24 来源:未知
摘要:HP-RTM工艺研究进展 冯云龙 RTM( Resin Transfer Molding )是树脂传递模塑成型的简称。如图1所示,它是将树脂注入预先铺设有增强材料和预置嵌件的密闭模具内,经浸渍和固化,得到复合材料...

HP-RTM工艺研究进展

冯云龙

RTM(Resin Transfer Molding)是树脂传递模塑成型的简称。如图1所示,它是将树脂注入预先铺设有增强材料和预置嵌件的密闭模具内,经浸渍和固化,得到复合材料制品。RTM工艺起源于20世纪50年代的冷模浇铸工艺,至今已有50多年的历史,由于其具有产品质量好、生产效率高、设备及模具投资小,易于生产整体复合材料构件等突出特点得到了迅速发展,可应用于汽车(在我国已成功应用于多种型号汽车部件的制造上,如富康轿车后尾门和尾翼、北京吉普汽车硬顶总成、IVECO汽车高顶、奥拓轿车扰流板和尾翼等)、建筑、体育用品、航空航天及医院器件等领域,能规模化生产出高品质复合材料制品。

RTM工艺主要有三个优点。第一,可制造高质量、高精度、低孔隙率、高纤维含量的构件;第二,无需胶衣也可制备内外表面光滑的制品,生产效率相对高;第二,闭模操作,污染小。RTM工艺用树脂要满足以下几个要求,第一,室温或工作温度下具有低粘度(200-600mPa.s)及一定的贮存期;第二,树脂对增强材料具有良好的浸润性、匹配性及粘附性;第三,树脂体系不含溶剂,固化时无低分子物析出;固化时发热量少;第四,树脂从凝胶化、固化到脱模时间短,收缩率低以保证制品尺寸准确;第五,树脂在固化温度下具有良好的反应性,且后处理温度低。

然而,由于模具设计不当、原材料性能欠佳或用量不合理及工艺参数选择不合理等因素,使用 RTM工艺成型也面临着诸多问题和挑战。一方面,RTM工艺树脂注射压力较低,只有0.1-2MPa,而更高的注射压力会导致预成型件中的纤维扭曲和变形;另一方面,纤维预成型体的渗透性严重影响注射时间,而复杂形状预成型体的浸渍则需要更多的时间;此外,对注射时间的需求不允许快速固化树脂体系的使用,而较长注射和固化时间将导致总的循环周期大大延长,生产效率降低。

为了解决目前RTM工艺方面存在的生产效率低、产品精度不高、孔隙率高等不足,高压树枝传递模塑工艺(High Pressure Resin Transfer Molding)应运而生。如图2所示,HP-RTM工艺是将树脂在真空辅助下高压注入到模具当中,然后在高压下完成浸润和固化,最终得到复合材料成品。

相比较传统RTM,HP-RTM工艺具有具有以下几个优点:第一,充模快、浸润效果好,显著减少了气泡,降低了孔隙率;第二,使用高活性树脂,缩短了生产周期,工艺稳定性和可重复性高;第三,使用内脱模剂和自清洁系统,制件表面效果优秀,厚度和形状偏差小。因此HP-RTM工艺可实现低成本、短周期(大批量)、高质量生产。

目前采用HP-RTM工艺制作的宝马i3车身Life模块结构已经得到了市场的验证,并指引了汽车工业的发展方向。


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