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)是一种制造大型、复杂形状复合材料构件的非常有 效的工艺方法，其中树脂的浸渍、流动和充模过程对于RTM工艺成型复合 材料性能的影响特别重要。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 lPa'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 于树脂润湿。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的成品质量。因此， 适当的降低树脂体系的粘度对RTM成品复合材料质量有着重要的作用。
目前降低树脂体系粘度的工艺方法多数采用加热方式，但加热处理设备 复杂，保温要求高，在线配套性差，对能源消耗大；而且在加热过程中容易 造成树脂体系受热不均，导致树脂粘度不均一，影响树脂的浸润效果，对RTM 成品性能的改善效果不大。针对RTM设备的改进，研究人员大多围绕RTM 设备中的模具进行改进，以期提高RTM成品复合材料的性能，而忽略了树 脂粘度高对RTM设备带来的不利因素。由于树脂粘度普遍偏高，其流动性 差，容易造成在输胶管线内壁上的沾粘，长期使用会造成输胶管线的堵塞， 降低输胶管线的利用率和树脂传输效率；为了消除输胶管线堵塞带来的不利 因素，需要定期对输胶管线进行清理或者更换，增加了 RTM设备的投资， 成本增加。
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 基体的浸润效果差，导致RTM成品复合材料性能差，以及由于树脂体系粘度高， 导致现有RTM设备投资使用成本高的问题。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
中持续对储胶罐中的树脂进行超声处理，所述的超声波功率为20 1760W，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、带有阀的输气管、储胶罐、输胶管线、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，本发明中超声装置位于储胶罐 底部。
本发明中采用超声波对储胶罐中的树脂进行处理，原理是树脂中的微气 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， 在气泡闭合时产生冲击波，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进行运动，从而降低树脂粘度，提高树 脂的浸润效果；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，树脂的浸润效果提高。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。本发明中超声装置产生的 超声波直接作用于储胶罐底部，对储胶罐中的树脂进行处理，操作简单易行， 对树脂粘度的处理效果明显，树脂粘度降低，其在输胶管线中的流动性增加， 减少了树脂在输胶管线内壁的沾粘，提高了输胶管线的利用率，降低了输胶管 线的清洗或者更换的费用，进而降低了RTM设备的投资使用成本。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 其设备，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的表面张力降低到45N/m，树脂粘度降低，碳 纤维三维织物/聚芳基乙炔复合材料拉伸强度提高23.7%。对储胶罐中的树脂进 行超声处理后，树脂的粘度降低，其与纤维基体的浸润效果提高，RTM成品复 合材料性能提高，同时提高了输胶管线的利用率，降低了RTM设备的投资使用 成本。
图1是本发明超声处理树脂传递模塑设备的结构示意图。
具体实施例方式
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储胶罐(3)中的树脂进行超声处理，所述的
超声波功率为20~1760W，超声波频率为20 100kHz。
本实施方式中，对储胶罐中的树脂进行超声处理后，树脂体系粘度降低， 其表面张力降低到45N/m，使纤维与树脂的浸润性得到提高，RTM成品复合 材料的拉伸强度提高23.7%， RTM成品复合材料的性能提高。
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 50 1000W。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 100~300W。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
八本实施方式一种具体方式一所述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)、带有阀(2-1)的输气管(2)、储 胶罐(3)、输胶管线(4)、模具(5)、集胶罐(6)、真空泵(7)和超声装置 (8)，以及连接在以上各部件之间的管线(10)组成，其特征在超声装置(8) 位于储胶罐(3)底部。
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(8)产生的超声波朝向储胶罐(3)底部，对储胶罐(3)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，其 在输胶管线中的流动性增加，减少了树脂在输胶管线内壁的沾粘，提高了输 胶管线的利用率，降低了输胶管线的清洗或者更换的费用，进而降低了R丁M设备的投资使用成本。利用本发明的超声处理树脂传递模塑设备处理后，树
脂体系粘度降低，其表面张力降低到45N/m，使纤维与树脂的浸润性得到提 高，RTM成品复合材料的拉伸强度提高23.7%。本发明的设备在降低RTM 设备投资使用成本降低的同时，降低了树脂体系的粘度，提高了 RTM成品 复合材料的性能。
具体实施方式
九本实施方式与具体实施方式
八不同的是超声处理装置 (8)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
八相同。
具体实施方式
十本实施方式与具体实施方式
八或九不同的是所有的超 声装置(8)的数量是1 8台。其它参数与具体实施方式
八或九相同。
本实施方式中超声装置(8)所需的数量依储胶罐(3)的大小而定，即 储胶罐越大，所用的超声装置数量越多，以达到对树脂体系进行均匀超声作 用的目的，使树脂体系粘度均匀一致，提高RTM成品复合材料的性能。
具体实施方式
十一本实施方式与具体实施方式
八或九不同的是所用的 超声装置(8)的数量是3台。其它参数与具体实施方式
八或九相同。
具体实施方式
十二本实施方式与具体实施方式
八、九或十不同的是储 胶罐(3)为底面直径为20cm，高度为20cm的圆柱状时，所用超声装置数 量为1台，超声作用位置为储胶罐底面中心。其它步骤及参数与具体实施方 式八、九或十相同。
具体实施方式
十三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
十四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储胶罐(3)中的树脂进行超声处理，具体实施 参数为超声波功率120W，超声波频率50kHz。
本实施方式中聚芳基乙炔树脂体系粘度降低，其表面张力降低到45N/m， 碳纤维三维织物/聚芳基乙炔复合材料的拉伸强度提高23.7%, RTM成品复合 材料的性能提高。
权利要求
1、一种超声处理树脂传递模塑的方法，其特征在于在树脂传递模塑工艺过程中持续对储胶罐(3)中的树脂进行超声处理，所述的超声功率为20～1760W，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50~1000W。
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 在于超声波功率为100~300W。
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)、带有阀(2-1)的输气管(2)、储胶罐(3)、输胶管线(4)、模具(5)、 集胶罐(6)、真空泵(7)和超声装置(8)，以及连接在以上各部件之间的管 线(10)组成，其特征在于超声装置(8)位于储胶罐(3)底部。
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 于所用超声装置(8)的数量是1 8台。
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 在于所用超声装置(8)数量是3台。
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成品复合材料性能差，以及由于树脂体系粘度高，导致现有RTM设备投资使用成本高的问题。本发明的方法是在树脂传递模塑工艺过程中持续对储胶罐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、带有阀的输气管、储胶罐、输胶管线、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，本发明中超声装置位于储胶罐底部。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，树脂体系的表面张力降低至45N/m，RTM成品的拉伸强度提高23.7％。
文档编号B29C45/76GK101549542SQ200910072060
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