一种夹层热塑性导流网的树脂基复合材料液体成型方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及应用于纤维增强树脂基复合材料的液体成型，尤其是针对复合材料的真空辅助成型工艺(VARI，Vacuum Assisted Resin Inject1n)以及树脂传递模塑工艺(RTM，Resin Transfer Molding)。它是将热塑性材料加工成导流网，将导流网铺放在纤维预成型体内，利用热塑性导流网促进树脂在纤维增强体内的流动，并在成型后仍然保留在复合材料结构中用于复合材料的增韧，如此便可同时实现促进树脂的流动和复合材料结构的增韧。
【背景技术】
[0002]复合材料液体模塑成型技术(LCM)是指将液态聚合物注入铺有纤维预成型体的闭合模腔中，或将预先放入模腔中的树脂膜加热融化，使液态聚合物在流动充模的同时，对纤维的浸渍，固化成型的复合材料制备技术。在复合材料液体成型过程中，树脂在纤维及其织物内的流动是利用真空负压或者一定的压力载荷来实现的。由于纤维增强体渗透率很低，为满足工艺要求，通常铺放导流介质来加速树脂的流动。导流介质一方面影响树脂的流动模式，另一方面影响树脂的流动速度。由此可知，导流介质主导着复合材料液体成型树脂的充模流动速度。而且导流介质的结构设计及其铺层设计对复合材料的质量具有很大的影响。
[0003]目前为止，复合材料液体成型工艺一般用聚乙烯、尼龙等材料的编织物为导流介质，这种导流介质与纤维织物的粘接性能较差，通常和脱模介质配合使用铺放在拟成型材料的上表面或者下表面，或者上下表面同时铺放，材料固化成型后剥离丢弃。成型产品后表面会留下压痕，需要进行后续的表面处理，耗时耗力。
[0004]如图2所示，传统的复合材料VARI装置包括模具1，模具I上涂有脱模剂2，真空袋6的边缘密封固定于模具I上，纤维织物3、脱模布4、导流网5从下到上依次设于模具I与真空袋6之间的密封空间中，所述的密封空间的两端设有导流管7，导流管7通过密封胶带12与真空袋6密封，其中一个导流管7连接树脂管8，树脂管8连接放置树脂9的容器，另一个导流管7连接树脂收集器10，树脂收集器10连接真空泵11。
[0005]如图4所示，复合材料RTM成型，是通过较低的成型压力将一定配比的树脂9输送到预放了纤维织物3的模具I中，在模具I中浸渍增强材料而获得复合材料制品的方法。尽管RTM工艺具有诸多优点，但其大规模应用却存在着许多障碍。RTM工艺难以生产出表面质量好、强度高的复合材料结构件，宄其原因，主要是在充模过程中容易产生浸润不良等缺陷。这些缺陷，特别是干班缺陷的存在导致造成复合材料制品强度下降，表面质量差等。传统的复合材料成型工艺中，纤维在树脂中浸润的时间比较长，保证了纤维得到良好的浸润，树脂与纤维间的界面粘接性好。而RTM工艺是将纤维预成型体预先铺放在模具中，预成型体受到模具的挤压变得尤为密实，树脂在预成型体内流动渗透十分困难，所以RTM成型树脂通常需要用气压压入模具，压力越大，树脂流动越快，但压力过大容易导致纤维变形。由于树脂在闭合模具内流动困难且难以均匀及其容易造成干斑缺陷。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种树脂基复合材料液体成型方法，其可减少干斑缺陷的产生，提高RTM成型质量，并利于复合材料结构的增韧。
[0007]为了达到上述目的，本发明提供了一种夹层热塑性导流网的树脂基复合材料液体成型方法，其特征在于，包括:将热塑性导流网置于纤维织物表面或纤维织物之间，采用复合材料液体模塑成型方法，制成夹层热塑性导流网的树脂基复合材料。
[0008]优选地，所述的热塑性导流网，由热塑性材料制成，呈网状结构，厚度为0.2?2mm ο
[0009]更优选地，所述的热塑性材料为聚醚醚酮(PEEK)、聚砜(PES/PFS)、聚苯醚(PPO)、聚碳酸酯(PC)和聚酰亚胺(PI)中的至少一种。
[0010]优选地，所述的纤维织物为由玻璃纤维或者碳纤维机织成的平纹、斜纹或者其它形式的织物，或者由玻璃纤维或者碳纤维编织成的无皱褶织物。
[0011]优选地，所述的树脂为环氧树脂、乙烯基树脂和不饱和聚酯树脂中的至少一种。
[0012]优选地，所述的复合材料液体模塑成型方法为真空辅助成型(VARI)方法或树脂传递模塑成型(RTM)方法。
[0013]本发明在纤维增强树脂基复合材料液体成型中，将热塑导流网替代传统的导流网，在液体成型铺放纤维织物的过程中，直接将其铺放在纤维织物之间，然后依据液体成型工艺成型，尤其适用于VARI工艺和RTM工艺。本发明用在铺放纤维织物时，按照一定层数比例，将这种热塑性导流网铺放在纤维织物之间，利用其网状结构具有高渗透性利于树脂在纤维织物中的流动；将热塑性导流网在复合材料固化以后保留在复合材料体内用于复合材料的增韧，或者在复合材料固化中融化与注入的树脂融合一体，利于复合材料的增韧。
[0014]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0015]本发明采用热塑性树脂材料加工成导流网，不仅可以铺放在纤维织物表面，也可以铺放在纤维织物铺层中间，在复合材料成型树脂充模过程中作为导流介质，提高树脂的流动和渗透。由于这种导流网可以保留在复合材料结构内并起到增韧的作用，所以可以直接铺放在预成型体内，有效的提高树脂在增强体内的流动，减少干斑缺陷的产生，提高RTM成型质量，在复合材料固化后，热塑性导流网保留在复合材料结构内部，不仅减少材料的浪费，而且对复合材料起到增韧作用。另外，在复合材料液体成型工艺中热塑性导流网的使用，可使成型的产品表面无压痕，提高了产品的表面质量，减少脱模时间和后期处理，提高了劳动效率。
【附图说明】
[0016]图1为热塑性导流网的外观图。
[0017]图2为传统的复合材料VARI工艺原理图。
[0018]图3是采用本发明热塑性导流网的VARI工艺原理图。
[0019]图4为传统的复合材料RTM工艺原理图。
[0020]图5是采用本发明热塑性导流网的RTM工艺原理图。
[0021]图2中:1.模具，2.脱模剂，3.纤维织物，4.脱模布，5.导流网，6.真空袋，7.导流管，8.树脂管，9.树脂，10.树脂收集器，11.真空泵，12.密封胶带
[0022]图3中:1.模具，2.脱模剂，3.纤维织物，4.脱模布，13.热塑性导流网，6.真空袋，7.导流管，8.树脂管，9.树脂，10.树脂收集器，11.真空泵，12.密封胶带
[0023]图4中:1.模具，3纤维织物，14.排气孔，8.树脂管，9.树脂
[0024]图5中:1.模具，3纤维织物，14.排气孔，8.树脂管，9.树脂，13.热塑性导流网
【具体实施方式】
[0025]下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0026]实施例1
[0027]一种夹层热塑性导流网的树脂基复合材料液体成型方法，具体步骤为:如图所示，将纤维织物3、热塑性导流网13、纤维织物3、热塑性导流网13、纤维织物3、脱模布4从下到上依次设于涂有脱模剂2的模具I上，将真空袋6的边缘密封固定于模具I上形成密封空间，所述的密封空间的两端设有导流管7，导流管7通过密封胶带12与真空袋6密封，其中一个导流管7连接树脂管8，树脂管8连接放置树脂9的容器，另一个导流管7连接树脂收集器10，树脂收集器10连接真空泵11，采用真空辅助成型(VARI)方法，按照树脂的固化要求的温度进行加热保温完成固化，制成夹层热塑性导流网的树脂基复合材料。所述的热塑性导流网，由聚砜制成，呈网状结构，网线的直径为0.4_，网的厚度为0.8mm,网格大小为2.5mm*2.5_。所述的纤维织物3为8层碳纤维双轴向(正负45)无裙皱织物。所述的树脂9为环氧树脂(5417) ο
[0028]采用本发明热塑性导流可使织物的宏观渗透提高到2.5*10,左右，大幅提高树脂的流动速度，复合材料的冲击后压缩强度提高到200MPa左右。
[0029]实施例2
[0030]一种夹层热塑性导流网的树脂基复合材料液体成型方法，具体步骤为:如图5所示，将热塑性导流网13置于纤维织物3之间并置于模具I中，采用树脂传递模塑成型(RTM)方法，在压缩空气的压力下，将树脂9输送到模具I中，在模具I中经热塑性导流网13的导流作用浸渍纤维织物3，然后按照树脂固化要求的温度进行加热和保温完成固化，制成夹层热塑性导流网的树脂基复合材料。所述的热塑性导流网，由聚砜制成，呈网状结构，网线的直径为0.4mm,网的厚度为0.8mm,网格大小为2.5mm*2.5mm。所述的复合材料液体模塑成型方法为。所述的纤维织物3为8层碳纤维双轴向(正负45)无褶皱织物。所述的树脂9为环氧树脂(5417)。
[0031]采用本发明热塑性导流可使织物的宏观渗透提高到2.5*10,左右，大幅提高树脂的流动速度，复合材料的冲击后压缩强度提高到200MPa左右。
【主权项】
1.一种夹层热塑性导流网的树脂基复合材料液体成型方法，其特征在于，包括:将热塑性导流网置于纤维织物之间，采用复合材料液体模塑成型方法，制成夹层热塑性导流网的树脂基复合材料。2.如权利要求1所述的夹层热塑性导流网的树脂基复合材料液体成型方法，其特征在于，所述的热塑性导流网，由热塑性材料制成，呈网状结构，厚度为0.2?2_。3.如权利要求2所述的夹层热塑性导流网的树脂基复合材料液体成型方法，其特征在于，所述的热塑性材料为聚醚醚酮、聚砜、聚苯醚、聚碳酸酯和聚酰亚胺中的至少一种。4.如权利要求2所述的夹层热塑性导流网的树脂基复合材料液体成型方法，其特征在于，所述的纤维织物为由玻璃纤维或者碳纤维机织成的平纹、斜纹或者其它形式的织物，或者由玻璃纤维或者碳纤维编织成的无皱褶织物。5.如权利要求1所述的夹层热塑性导流网的树脂基复合材料液体成型方法，其特征在于，所述的树脂为环氧树脂、乙烯基树脂和不饱和聚酯树脂中的至少一种。6.如权利要求1所述的夹层热塑性导流网的树脂基复合材料液体成型方法，其特征在于，所述的复合材料液体模塑成型方法为真空辅助成型方法或树脂传递模塑成型方法。
【专利摘要】本发明提供了一种夹层热塑性导流网的树脂基复合材料液体成型方法，其特征在于，包括：将热塑性导流网置于纤维织物表面或纤维织物之间，采用复合材料液体模塑成型方法，制成夹层热塑性导流网的树脂基复合材料。本发明采用热塑性树脂材料加工成导流网，不仅可以铺放在纤维织物表面，也可以铺放在纤维织物铺层中间，在复合材料成型树脂充模过程中作为导流介质，提高树脂的流动和渗透。由于这种导流网可以保留在复合材料结构内并起到增韧的作用，所以可以直接铺放在预成型体内，有效的提高树脂在增强体内的流动，减少干斑缺陷的产生，提高RTM成型质量。
【IPC分类】B29C70/48, B29C70/54
【公开号】CN104943200
【申请号】CN201510387597
【发明人】潘利剑, 段振锦, 庄恒飞, 李丹丹, 刘宇婷, 王召召
【申请人】东华大学
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年7月2日