专利名称：一种超声处理树脂传递模塑的方法及所用的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种树脂传递模塑的方法及所用的设备。
背景技术：
树脂传递模塑(RTM)作为一种先进的复合材料成型工艺，以其成本低、 成型速度快、产品质量好、对环境污染小的优点和先进的工艺形式在国内外 受到广泛关注。
RTM是一种制造大型、复杂形状复合材料构件非常有效的工艺方法，其 中树脂的浸渍、流动和充模过程对RTM工艺成型复合材料性能的影响特别 重要。因此，RTM工艺对树脂粘度有苛刻的要求，要求树脂粘度范围是 0.1 1Pa-s， 一般为0.12 0.5Pa，s，真空模塑最好低于0.2Pa's。树脂体系粘度低 可以使树脂以较小的流动阻力而快速充满模具的所有空间，有利于树脂浸润。 而粘度太高就会导致较大的注入压力甚至不可能浸透纤维预制体，从而形成 大量的空隙和未被浸渍区域，影响RTM的成品性能。因此，适当的降低树 脂体系的粘度对RTM成品质量有着重要的作用。
针对树脂体系粘度高，导致树脂对纤维浸润性差而使RTM成品性能不 稳定的问题，研究人员在RTM成型工艺方法和设备上分别进行了大量的研 究。目前降低树脂体系粘度的工艺方法多数采用加热的方式，但是加热处理 设备复杂，保温要求高，在线配套性差，对能源消耗大；并容易使树脂体系 受热不均、导致树脂粘度不均匀，影响树脂的浸润效果，RTM成品性能改善 效果不大。针对设备的改进，研究人员大多是对模具的结构进行改进，或者 在模具底部添加超声装置，同时对模具内的纤维基体和树脂进行处理。利用 超声装置产生的超声波对模具中的纤维和树脂进行处理，所得成品复合材料 的性能虽好，但在树脂体系粘度处理的问题上未作出实质性的明显的改进。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有RTM工艺中由于树脂体系粘度高，其与纤维，导致RTM成品性能差，以及现有RTM设备中没有直接且仅
针对树脂体系进行超声处理的问题，本发明提供了一种超声处理树脂传递模塑
的方法及所用的设备。
本发明中一种超声处理树脂传递模塑的方法是在树脂传递模塑工艺过程 中持续对输胶管线中的树脂进行超声处理，所述的超声波功率为20 220W，频 率为20 100kHz。本发明的方法所用的超声处理树脂传递模塑的设备，它由储 气罐、装有阀的输气管、储胶罐、输胶管线、超声作用接头、模具、集胶罐、 真空泵和超声装置，以及连接在以上各部件之间的管线组成，本发明中超声装 置与输胶管线通过超声作用接头连接。
本发明中超声处理树脂传递模塑的方法采用超声装置所产生的超声波对 输胶管线中的树脂进行处理，达到了降低树脂粘度，提高树脂浸润效果的目的。
本发明的原理树脂中的微气泡(空化核)在声场的作用下振动，表现为气泡
的迅速膨胀，然后突然闭合，在气泡闭合时产生的冲击波引起树脂分子的高速 运动，给树脂分子提供巨大的能量，使树脂分子有更多的能量转化为动能，促
进树脂流动，从而降低树脂粘度，提高树脂浸润效果；树脂中的超声波被树脂 吸收，也就是树脂吸收了能量，同时，由于超声的振动，使树脂中的分子链产 生强烈的高频振荡，分子链相互摩擦而发热，使树脂温度上升，从而树脂粘度 降低，树脂浸润效果提高。本发明可以对适用于传统RTM工艺的所有树脂体系 进行处理。本发明中超声处理树脂传递模塑的设备，超声装置通过超声作用接 头直接且仅针对输胶管线中的树脂进行处理，操作简单易行，对树脂粘度的处 理效果明显，处理后的树脂粘度均匀，使得RTM成品性能提高。在碳纤维平板 织物和聚芳基乙炔体系中，采用本发明一种超声处理树脂传递模塑的方法及所 用的设备，在RTM工艺过程中经超声功率为120W和超声频率为50kHz的持续 超声作用后，聚芳基乙炔树脂体系粘度降低44.4%，碳纤维三维织物/聚芳基 乙炔复合材料弯曲强度提高19.6%，线性烧蚀降低10%以上。对输胶管线中的 树脂进行超声处理后，树脂的粘度降低，浸润效果提高，RTM成品性能提高。
图1是本发明超声处理树脂传递模塑设备的结构示意图。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式
，还包括各具体实施方式
间的任意组合。
具体实施方式
一本实施方式一种超声处理树脂传递模塑的方法，是在树脂传递模塑工艺过程中持续对输胶管线中的树脂进行超声处理，所述的超
声波功率为20~220W，超声波频率为20 100kHz。
本实施方式中，树脂体系经超声处理后，树脂粘度降低44.4%， RTM成品的弯曲强度提高19.6%，线性烧灼降低10%以上，RTM成品的性能提高。
具体实施方式
二本实施方式与具体实施方式
一不同的是超声波功率为60 180W。其它参数与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
一不同的是超声波功率为100~150W。其它参数与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
一不同的是超声波功率为120W。其它参数与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
五本实施方式与具体实施方式
一或二不同的是超声波频
率为30 80kHz。其它参数与具体实施方式
一或二相同。
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
一或二不同的是超声波频
率为40 60kHz。其它参数与具体实施方式
一或二相同。
具体实施方式
七本实施方式与具体实施方式
一或二不同的是超声波频
率为50kHz。其它参数与具体实施方式
一或二相同。
具体实施方式
八本实施方式一种用于具体实施方式
一所述的方法的超
声处理树脂传递模塑的设备，它由储气罐(1)、装有阀(2-1)的输气管(2)、储胶罐(3)、输胶管线(4)、超声作用接头(5)、模具(6)、集胶罐(7)、真空泵(8)和超声装置(9)，以及连接以上各部件之间的管线(10)组成，本发明中超声装置(9)与输胶管线(4)通过超声作用接头(5)连接。
本实施方式中超声处理树脂传递模塑设备的结构，如图1所示。超声装置(9)产生的超声波通过超声作用接头(5)对输胶管线(4)中的树脂进行超声处理，操作简单易行，对树脂粘度的处理效果明显，树脂粘度降低44.4%，RTM成品的弯曲强度提高19.6%，线性烧灼降低10%以上，RTM成品的性能提高。
具体实施方式
九本实施方式与具体实施方式
八不同的是超声作用接头(5)通过螺纹连接固定于输胶管线(4)上。其它参数与具体实施方式
八相同。
具体实施方式
十..本实施方式与具体实施方式
八不同的是超声装置(9)位于超声作用接头(5)的上方、下方或侧面。其它参数与具体实施方式
八相同。
具体实施方式
十一..本实施方式与具体实施方式
八、九或十不同的是超
声装置(9)是由中船重工七院七二六所生产的型号为CQBF-200的超声波粉碎机。其它参数与具体实施方式
八、九或十相同。
具体实施方式
十二本实施方式采用具体实施方式
一、二或五的方法，具体实施方式
八、九或十的设备生产碳纤维/聚酰胺复合材料、碳纤维/聚芳基乙炔复合材料、玻璃纤维/聚酰胺复合材料，玻璃纤维/聚芳基乙炔复合材料或碳纤维/不饱和聚酯复合材料。
具体实施方式
十三本实施方式以制备碳纤维三维织物/聚芳基乙炔复合材料为例来验证本发明的效果，采用具体实施方式
八、九或十的设备，在树脂传递模塑工艺过程中持续对输胶管线(4)中的树脂进行超声处理，具体实
施参数为超声波功率为120W，超声波频率为50kHz。
本实施方式中聚芳基乙炔树脂体系的粘度降低44.4%，碳纤维三维织物/聚芳基乙炔复合材料的弯曲强度提高19.6%，线性烧蚀降低10%以上。
权利要求
1、一种超声处理树脂传递模塑的方法，其特征在于超声处理树脂传递模塑的方法在树脂传递模塑工艺过程中持续对输胶管线(4)中的树脂进行超声处理，所述的超声波功率为20～220W，超声波频率为20～100kHz。
2、 根据权利要求1所述的一种超声处理树脂传递模塑的方法，其特征 在于超声波功率为60~180W。
3、 根据权利要求1所述的一种超声处理树脂传递模塑的方法，其特征 在于超声波的功率为100~150W。
4、 根据权利要求1所述的一种超声处理树脂传递模塑的方法，其特征 在于超声波的功率为120W。
5、 根据权利要求1或2所述的一种超声处理树脂传递模塑的方法，其 特征在于超声波的频率为30~80kHz。
6、 根据权利要求1或2所述的一种超声处理树脂传递模塑的方法，其 特征在于超声波的频率为40 60kHz。
7、 根据权利要求1或2所述的一种超声处理树脂传递模塑的方法，其 特征在于超声波的频率为50kHz。
8、 权利要求1的方法所用的超声处理树脂传递模塑的设备，它由储气罐 (1)、装有阀(2-1)的输气管(2)、储胶罐(3)、输胶管线(4)、超声作用接头(5)、模具(6)、集胶罐(7)、真空泵(8)和超声装置(9)，以及连接 以上各部件之间的管线(10)组成，其特征在于超声装置(9)与输胶管线(4) 通过超声作用接头(5)连接。
9、 根据权利要求8所述的一种超声处理树脂传递模塑的设备，其特征在 于超声作用接头(5)通过螺纹连接固定在输胶管线(4)上。
10、 根据权利要求8所述的一种超声处理树脂传递模塑的设备，其特征 在于超声装置(9)位于超声作用接头(5)的上方、下方或侧面。
全文摘要
一种超声处理树脂传递模塑的方法及所用的设备，它涉及一种树脂传递模塑的方法及所用的设备。本发明解决了现有RTM工艺中由于树脂体系粘度高，其与纤维基体浸润效果差，导致RTM成品性能差，以及现有RTM设备中没有直接且仅针对树脂体系进行超声处理的问题。本发明的方法是在树脂传递模塑工艺中对输胶管线中的树脂进行超声处理。本发明的方法所用的设备，它由储气罐、装有阀的输气管、储胶罐、输胶管线、超声作用接头、模具、集胶罐、真空泵和超声装置，以及连接以上各部件之间的管线组成，本发明中超声装置与输胶管线通过超声作用接头连接。本发明可以对适用于传统RTM工艺的所有树脂体系进行处理，树脂体系粘度能降低44.4％，RTM成品弯曲强度提高19.6％。
文档编号B29C70/48GK101549560SQ20091007205
公开日2009年10月7日 申请日期2009年5月19日 优先权日2009年5月19日
发明者丽 刘, 姜再兴, 黄玉东 申请人:哈尔滨工业大学