RTM成型复合材料的界面改性

研究了反应注塑(RTM)成型的复合材料不同层次界面的特点，并分别采用冷等离子处理和超声处理对RTM成型的复合材料界面性能进行改性。结果表明，RTM成型复合材料不同层次界面性能是不同的，通过冷等离子体和超声处理可以提高树脂对纤维增强体的浸润性，进而可以改善复合材料的界面性能，而界面的好坏直接影响RTM成型复合材料的力学性能。     

PET缝编碳纤维织物冷等离子体处理对RTM成型浸润性的影响

RTM工艺成型过程中树脂对纤维增强体的浸润是重要的一环,浸润不好将导致RTM成型复合材料中产生缺陷,这将降低复合材料的界面性能。本文作者采用冷等离子体技术对PET缝编碳纤维织物进行表面处理,并采用AFM对处理前后的碳纤维表面形貌进行了分析。实验结果表明:冷等离子体处理可以使碳纤维表面活性提高,从而改善RTM工艺成型过程树脂对PET缝编碳纤维织物的浸润性,进而改善RTM成型复合材料的界面性能。     

超声处理对碳纤维/聚芳基乙炔复合材料力学性能与烧蚀性能的影响

通过将超声直接作用于聚芳基乙炔树脂(PAA)的方法,研究了超声处理对PAA树脂本体的影响,并把超声处理应用于RTM成型工艺中,研究了超声处理对平板CF/PAA复合材料力学性能与烧蚀性能的影响.结果表明:经过最佳处理时间60s左右的超声处理,碳纤维/聚芳基乙炔树脂复合材料的力学性能以及耐烧蚀性能均有所提高.复合材料综合性能的提高主要是由于超声处理后树脂与纤维之间的浸润性提高,纤维与树脂之间的界面粘结性能得到改善.     

RTM成型复合材料界面及其改性的研究

界面的好坏直接影响RTM成型复合材料的力学性能。本文研究了RTM成型复合材料不同层次界面的特点，形成机理，并采用冷等离子处理对RTM成型复合材料界面性能进行改性。结果表明，RTM成型复合材料不同层次界面性能是不同的，通过冷等离子体处理可以减少不同层次界面之间的差别，进而可以改善复合材料的力学性能。     

先进树脂基复合材料制造技术进展

国内先进树脂基复合材料制造技术经过30多年的发展, 已初步形成以热熔预浸料制造、 热压罐和树脂传递模塑(RTM)成型技术为代表的先进树脂基复合材料制造技术体系, 所制备的先进树脂基复合材料已在航空领域得到大量应用。本文中主要介绍国内先进树脂基复合材料热压罐成型技术、 RTM成型技术和自动铺放技术的最新进展以及先进树脂基复合材料制造过程模拟与优化技术, 讨论了国内先进树脂基复合材料制造技术的主要发展方向。     

先进树脂基复合材料制造技术进展

国内先进树脂基复合材料制造技术经过30多年的发展,已初步形成以热熔预浸料制造、热压罐和树脂传递模塑(RTM)成型技术为代表的先进树脂基复合材料制造技术体系,所制备的先进树脂基复合材料已在航空领域得到大量应用.本文中主要介绍国内先进树脂基复合材料热压罐成型技术、RTM成型技术和自动铺放技术的最新进展以及先进树脂基复合材料制造过程模拟与优化技术,讨论了国内先进树脂基复合材料制造技术的主要发展方向.     

基于水溶性型芯的RTM成型的整体化复合材料翼盒研制

采用全数字化设计技术完成了复合材料整体翼盒的结构设计及铺层设计,同时采用PAM-RTM软件对复合材料翼盒的树脂传递模塑(RTM)成型工艺过程进行了树脂流动模拟,确定了底边线注射的最佳注射方式和工艺参数,并在此基础之上完成了RTM成型模具的设计和制造.采用基于水溶性型芯的RTM整体成型技术,制备了整体化的复合材料翼盒,验...     

复合材料RTM十字型接头疲劳性能对比实验研究

测试了复合材料RTM十字型接头疲劳性能,分析对比RTM、缝纫RTM和共胶接3种不同成型工艺十字接头的疲劳强度,结果表明:RTM成型十字接头具有良好的疲劳性能,缝纫RTM接头仅为前者的1/4,而先固化后胶接接头最低.研究还发现,复合材料疲劳寿命对成型工艺非常敏感,导致试验结果存在严重分散性.RTM和缝纫RTM的接头破坏都是从根部富树脂区的尖端率先产生裂纹,然后裂纹沿着富树脂区和玻璃布的界面向下扩展,直至接头的整体破坏;先固化后胶接接头则表现为中间层板和T接头的胶层拉伸破坏.     

超声波对F-12/环氧复合材料力学性能的影响

界面强度较弱是影响芳纶/环氧复合材料力学性能发挥的重要因素。本文采用超声技术在F-12/环氧浸润过程中增加树脂对纤维的浸润性, 从而改善复合材料的界面性能。探讨了超声最佳处理参数, 着重研究超声对复合材料力学性能的影响。      

RTM成型复合材料T型接头工艺参数优化与力学性能实验研究

对树脂传递模塑(RTM)成型的复合材料T型接头进行了工艺参数优化、制备及力学性能实验研究。应用流动模拟软件,对RTM成型的复合材料T型接头进行了基体流动数值模拟,确定模具最佳注射方式和出胶口位置,并优化了影响树脂充模时间的工艺参数,显著提高了RTM接头的工艺性能。根据优化工艺参数结果,制备了RTM成型的复合材料T型接头试样,并进行了拉伸和压缩试验,分析了其破坏机制。根据拉伸和压缩试验现象和结果,发现RTM成型的复合材料T型接头拉伸破坏模式主要为富树脂三角区的树脂与纤维布界面分层,其拉伸破坏主要取决于树脂基体抗剥离分层的拉伸强度;压缩破坏模式为底板中央部位的弯曲分层与折断,其压缩破坏由接头底板中的纤维布抗拉强度决定;T型接头的压缩破坏强度高于拉伸破坏强度。     

Effect of Cold Plasma Treatment on the Mechanical Properties of RTM Composites

Cold plasma technology was used to treat the surface of carbon fibers braided by PET in this paper and SEM was used to analyze the fracture microstructure of composite interlaminar shear stress (ILSS). The result shows that the surface polarity of carbon fibers was modified by cold plasma treatment, which increases the impregnation of PET braided carbon fibers during the process of resin flowing, improves the interfacial properties of RTM composites, and therefore enhances the mechanical properties of the KTM composites.     

RTM快速成型环氧树脂时间-温度-转变图的构建及其碳纤维/环氧树脂复合材料评价

针对自行研制的树脂传递模塑工艺（RTM）快速成型环氧树脂,利用唯象动力学模型、DiBenedetto方程和凝胶模型研究了树脂体系的等温及非等温固化动力学,构建了时间-温度-转变（TTT）的关系图,表明树脂体系兼具较长的适用期与快速固化特性。以此设计RTM快速成型工艺,考察了树脂体系对碳纤维织物的浸润流动行为,并评价了快速成型碳纤维/环氧树脂复合材料的界面力学性能与微观形貌。结果表明,注射温度下树脂体系的浸润填充性良好,RTM快速成型碳纤维/环氧树脂复合材料的力学性能和内部成型质量较好。      

Effects of fibre surface silanisation on silica fibre/phenolics composites produced by resin transfer moulding process

Abstract

The effects of fibre surface silanisation on silica fibre/phenolics composites produced by the resin transfer moulding (RTM) solution impregnation route were investigated. Diffuse reflectance infrared Fourier transform (DRIFT) spectroscopy and micro-Wilhelmy method were used to evaluate the surface properties of silanised silica fibre. The interlaminar shear strength (ILSS) measurements and morphological observations of the silica fibre/phenolics composites were also performed. The interactions occurring between silica fibre and the components of phenolic resin solution affect the dynamic adsorption behaviour of phenolic resin onto fibre reinforcement. The competitive adsorption of ethanol as solvent onto silica fibre suppresses that of phenolic resin. Fibre surface silanisation by γ-aminopropyl-triethoxysilane (γ-APS), γ-glycidoxypropyl-trimethoxysilane (γ-GPS) and γ-methacryloxypropyl-trimethoxysilane (γ-MPS) leads to the improvement of mechanical interfacial properties of silica fibre/phenolics composites on one hand and decreases the inhomogeneities of resin distribution and mechanical interfacial properties at different regions of the RTM product on the other hand.     

用数值模型研究RTM工艺树脂流动规律

RIM成型过程中，树脂对纤维增强体的充分浸润是非常重要的一环。本文对树脂流动过程的特点进行了研究，建立了树脂流动控制方程。采用贴体坐标/有限差分法模拟了不同时刻树脂流动前沿曲线，计算结果与其他研究成果吻合良好。     

RTM玻璃纤维/E51环氧树脂复合材料孔隙含量对超声特征参数的影响

在0.1~0.35 MPa的树脂注射压力条件下,制备了孔隙含量不同的玻璃纤维连续毡/E51环氧树脂的树脂传递模塑（RTM）工艺试件,采用超声法、金相法和密度烧失法测量试件的孔隙含量。讨论了孔隙含量随树脂注射压力变化以及孔隙含量对RTM玻璃纤维/环氧树脂复合材料超声参数和力学性能的影响规律。结果表明,树脂注射压力的变化对孔隙含量产生明显影响,注射压力由0.1 MPa增加到0.35 MPa过程中,玻璃纤维连续毡/E51环氧树脂复合材料的孔隙含量从9.95%减小至3.73%。超声特征参数随孔隙含量的增加呈近于线性递增,尤其是超声非线性特征参数的变化更加明显,超声特征参数的变化可评价复合材料孔隙含量。     

碳纤维复合材料超声振动辅助RTM工艺的浸润特性

研究了织物类型、纤维体积分数和超声振动对树脂在碳纤维织物中流动特性的影响规律,设计了超声振动辅助RTM工艺过程中单向渗透率测量装置,开展了16组渗透率测试实验,并结合COMSOL软件仿真分析了织物中的树脂流动特性。研究表明,在相同纤维体积分数水平下,斜纹编织物的纤维束间隙通道比平纹织物的更宽,2/2斜纹编织织物渗透率比平纹织物提高了约21.5%。纤维体积分数与织物渗透率呈负相关,其函数关系与半经验公式Kozeny-Carman(KC)方程吻合较好。树脂流动过程中加入超声振动,其超声空化效应、加速度效应和微射流效应作用于纤维丝束表面,提高了织物渗透率约58.2%。有限元仿真模拟了椭圆形和近矩形纤维束截面设计的织物模型的流动过程,结果发现近矩形纤维束截面高流速区域范围更广,流体向纤维布夹层浸渍的速度分量更大。超声作用于织物纤维可能带动纤维丝束蠕动,使纤维束截面趋于近矩形状,从而提高了树脂对纤维织物的浸润性。上述研究结果对优化碳纤维复合材料成型工艺和成型性能具有一定的指导意义。