软模/真空灌注成型工艺及制品探讨研究

论文摘要

为解决复杂复合材料构件整体一次成型问题,提高复合材料制品的整体性能,降低生产成本,本文采用硅橡胶制备软模,利用其柔韧性解决常规模具不能一次成型的问题。并通过软模／真空灌注工艺制备了带内翻法兰半球及带复杂孔圆盘,以验证其工艺可行性。通过与其他工艺制备的复合材料的性能进行比较,探讨其使用前景。本文研究了纯硅橡胶的基本性能；采用无碱玻纤布、网格纱、高强布3种增强材料分别对硅橡胶进行增强,以改善硅橡胶的拉伸、撕裂强度；分别采用硅橡胶软模／真空灌注、薄膜／真空灌注、手糊3种成型工艺,并用乙烯基树脂、环氧树脂两种基体树脂,制得玻璃钢板材进行各项力学性能对比测试；通过硅橡胶软模设计,采用硅橡胶软模／真空灌注工艺一次性整体成型带内翻法兰半球与带复杂孔圆盘等内容,主要结论如下：纯硅橡胶的基本性能：拉伸强度为3.01MPa,撕裂强度为10.5kN/m,剥离强度为0.235kN/m；当温度为20℃时,硅橡胶的粘度为180Pa.s,当温度升到90℃时,粘度降为50Pa·s。分别采用无碱玻纤布、网格纱、高强布对硅橡胶进行增强,结果表明用两层无碱玻纤布增强硅橡胶的拉伸强度达到22.3MPa,两层高强布增强硅橡胶的撕裂强度达到74.6kN/m。用硅橡胶软模／真空灌注工艺制得的板材力学性能与薄膜／真空灌注工艺制得的板材力学性能基本一致；基体树脂为乙烯基树脂的板材性能比环氧树脂的各项力学性能要高。通过硅橡胶软模的模具设计,采用玻璃钢阴模跟硅橡胶软模结合,其中玻璃钢阴模与硅橡胶软模通过机械连接进行密封,一次性整体成型了带内翻法兰半球。整体成型的带内翻法兰半球表面质量好,整体强度高。通过硅橡胶软模／真空灌注工艺一次性整体成型了带复杂孔圆盘,采用硅橡胶软模填充玻璃钢阴模的凹槽,再在软模边沿涂液体硅橡胶,确保密闭系统具有良好的真空度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 RTM工艺
• 1.1.1 RTM工艺概述
• 1.1.2 RTM工艺的主要原材料
• 1.1.3 RTM的工艺优点
• 1.1.4 目前RTM存在的主要缺陷
• 1.2 真空辅助成型工艺（VARTM）
• 1.2.1 VARTM概述
• 1.2.2 VARTM成型技术对基体树脂的要求
• 1.2.3 VARTM工艺中采用的树脂体系
• 1.3 其它先进复合材料制造工艺
• 1.3.1 压缩RTM（CRTM）成型工艺
• 1.3.2 轻型RTM（LRTM或RTM.Light）成型工艺
• 1.3.3 树脂膜渗透（RFI）成型工艺
• 1.3.4 真空辅助树脂注射（VARI）成型工艺
• 1.3.5 西曼树脂浸渍膜塑（SCRIMP）成型工艺
• 1.3.6 结构反应注射模塑（SRIM）成型工艺
• 1.3.7 热膨胀RTM（Themlal-Expansion RTM,TERTM）成型工艺
• 1.4 本文研究内容
• 第2章 硅橡胶软模/真空灌注工艺研究
• 2.1 实验主要原材料
• 2.2 硅橡胶性能
• 2.2.1 硅橡胶简述
• 2.2.2 样品制备
• 2.2.3 性能测试
• 2.2.4 性能测试结果
• 2.2.5 硅橡胶粘度/温度曲线
• 2.3 软模/真空灌注工艺研究
• 2.3.1 树脂流动曲线
• 2.3.2 试样制备
• 2.3.3 结果分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 硅橡胶软模/真空灌注工艺应用
• 3.1 内翻法兰半球制作
• 3.1.1 模具设计
• 3.1.2 模具制作
• 3.1.3 工艺流程
• 3.1.4 进、出胶口的设计
• 3.1.5 树脂流动的影响因素
• 3.1.6 流道设计
• 3.2 带复杂孔圆盘的整体成型
• 3.2.1 主要原材料
• 3.2.2 模具设计
• 3.2.3 圆盘制作工艺流程
• 3.2.4 产品
• 3.2.5 本章小结
• 第4章 总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录 研究生期间发表的论文