超聲處理樹脂傳遞模塑方法及所用的裝置的製作方法

2023-06-04 09:07:31

專利名稱：超聲處理樹脂傳遞模塑方法及所用的裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種樹脂傳遞模塑的方法及裝置。
背景技術：
樹脂傳遞模塑(RTM)工藝以其環境汙染小，生產效率高、設備簡單及模具投資少，大型複雜結構製品可一次成型等特點，在國內外得到越來越廣泛的應用。RTM工藝是將樹脂體系在一定的壓力下，注入預先鋪放好纖維增強體的閉合模腔內，樹脂在模腔內浸潤纖維增強材料後固化成型。RTM工藝成型過程中樹脂對纖維增強體的浸潤是重要的一環，由於在成型過程中空氣不易排盡，因而易使RTM成型複合材料中產生缺陷，特別是在纖維複合材料中(縫編增強體，編織增強體)尤為明顯，這將大大降低複合材料的性能，據資料報導複合材料的孔隙率在5％以內，每增加1％，就導致30％的彎曲強度、3％的拉伸強度、8％的衝擊強度的損失，層間強度下降7％，因而提高成型過程中樹脂對纖維的浸潤性和減少孔隙率非常重要。

發明內容
為解決RTM工藝成型過程中空氣不易排盡的問題，本發明提供一種超聲處理樹脂傳遞模塑方法及所用的裝置。本發明的超聲處理樹脂傳遞模塑方法是在樹脂傳遞模塑工藝中對模具內腔中的纖維和樹脂進行超聲處理。所述的超聲波頻率為40～60KHz，最佳為45～55KHz。本發明的超聲處理樹脂傳遞模塑所用的裝置包含儲氣罐1、儲膠罐2、模具3、集膠罐4和真空泵5，以及連接在以上各裝置之間的輸膠管，本發明還包含有超聲波裝置7，超聲裝置7產生的超聲波朝向模具3，超聲裝置7設置在靠近模具3的位置處，並位於模具3的側面、上方或下方。本發明的原理超聲處理技術主要是利用超聲波在液體中引起氣泡的破裂時產生的局部高溫、高壓作用引起樹脂對纖維的浸潤性提高。超聲對膠液主要產生的作用是有利於提高膠液的活性，改善工藝加工特性；利用超聲的空化作用消除膠液中多餘的氣泡。本發明具有如下功能(1)聲空化效應聲空化是指液體中的微小泡核在低頻高強超聲作用下被激活，表現為泡核的震蕩、生長、收縮及崩潰一系列動力學過程，空化泡崩潰的極短時間內在空化泡周圍產生的高溫高壓，理論計算表明，最高溫度可達5000K，最高壓可達5×107Pa。空化泡的空化效應產生了瞬間的衝擊壓，引起分子的高速運動。進而在液體內產生了局部的高溫、高壓，誘發一系列的作用(包括霧化作用、分散作用、物理化學作用等)。(2)聲流作用聲流作用是指超聲在液體中的有限振幅衰減使液體內形成的一定的聲壓梯度，從而使液體作穩定的循環流動的現象。如果將超聲作用於液體，利用這種聲流作用，不但可以實現混合液體中的各個組分分散更加均勻、可以使液體中的組份充分細化、分散，而且可以達到乳液中的破乳的作用。本發明具有如下效果經超聲處理在RTM成型過程中，樹脂對纖維增強體的浸潤性提高，浸潤速率提高30％左右；超聲處理可以提高RTM成型複合材料的界面性能，界面脫粘50％時力值，比未處理試樣提高36％左右；層間剪切強度比未處理試樣提高10％左右。本發明提高RTM成型過程中樹脂對纖維的浸潤性和減少複合材料孔隙率，進而改善複合材料的界面性能。


圖1是具體實施方式
一的結構示意圖，圖2是圖1的A-A剖視圖。
具體實施例方式
一本實施方式的超聲處理樹脂傳遞模塑所用的裝置由儲氣罐1、儲膠罐2、模具3、集膠罐4、真空泵5、超聲波裝置7和輸膠管組成。在儲氣罐1和儲膠罐2之間連有輸膠管6-1，在輸膠管6-1上設有調壓閥6-2。在儲膠罐2與模具3之間連有輸膠管6-3。在模具3與集膠罐4之間連有輸膠管6-4。在集膠罐4與真空泵5之間連有輸膠管6-5。超聲裝置7設置在模具3的正下方並緊貼模具3。超聲裝置7的振盒7-1朝向模具3，而且模具3內腔3-1的底面積小于振盒7-1上平面的面積，即使模具3內腔3-1內的各處全部能接收振盒7-1產生的超聲波。模具3是具金屬製成，最好是鋼材，如45#鋼或A3鋼。所述的超聲裝置7是由中國船舶重工集團公司第七研究院第七二六研究所生產。
具體實施方式
二本實施方式採用具體實施方式
一的設備，在樹脂傳遞模塑工藝中對模具腔中的纖維和樹脂進行處理，其各項參數如下超聲裝置7固有的超聲波電功率0～400w可調，超聲波頻率48±1.5kHz。
振盒尺寸725×115×100mm3模腔尺寸100×110×2mm3試樣尺寸100×110×2，環氧711#，2-乙基4-甲基咪唑樹脂體系，T-300碳纖維織物為增強體。
超聲處理功率為300W時，在RTM成型過程中，樹脂對纖維增強體的浸潤性提高最大，浸潤速率提高50％；界面脫粘50％時力值，比未處理試樣提高36％；層間剪切強度比未處理試樣提高11％。
具體實施方式
三本實施方式採用具體實施方式
一的設備，在樹脂傳遞模塑工藝中對模具腔中的纖維和樹脂進行處理，其各項參數如下超聲裝置7固有的超聲波電功率0～400w可調，超聲波頻率48±1.5kHz。
振盒尺寸725×115×100mm3模腔尺寸100×50×2mm3試樣尺寸100×50×2，環氧711#，2-乙基4-甲基咪唑樹脂體系，碳布為增強體。
超聲處理功率為200W時，在RTM成型過程中，樹脂對纖維增強體的浸潤性提高最大，浸潤速率提高20％；界面脫粘50％時力值，比未處理試樣提高30％；層間剪切強度比未處理試樣提高15％。
具體實施方式
四本實施方式採用具體實施方式
一的設備，在樹脂傳遞模塑工藝中對模具腔中的纖維和樹脂進行處理，其各項參數如下超聲裝置7固有的超聲波電功率0～500w可調，超聲波頻率48±1.5kHz。
振盒尺寸725×200×100mm3模腔尺寸160×150×2mm3試樣尺寸160×150×2mm3超聲處理功率為400W時，在RTM成型過程中，樹脂對纖維增強體的浸潤性提高最大，浸潤速率提高35％；界面脫粘50％時力值，比未處理試樣提高40％；層間剪切強度比未處理試樣提高13％。
具體實施方式
五本實施方式採用具體實施方式
一的裝置，具體實施方式
二、三或四的方法生產玻璃纖維/環氧複合材料或碳纖維/環氧複合材料，產品形狀由模腔控制。
具體實施方式
六本實施方式採用具體實施方式
一的裝置，具體實施方式
二、三或四的方法，在生產過程中首先將納米ZnO和環氧711#均勻混合，然後再用此設備製造納米ZnO增強碳纖維/環氧711#複合材料，其性能可比不加超聲的RTM工藝成型的納米ZnO增強碳纖維/環氧711#複合材料界面性能提高可提高10％。
權利要求
1.超聲處理樹脂傳遞模塑方法，其特徵在於在樹脂傳遞模塑工藝中對模具內腔中的纖維和樹脂進行超聲處理。
2.根據權利要求1所述的超聲處理樹脂傳遞模塑方法，其特徵在於所述的超聲波頻率為40～60KHz。
3.根據權利要求1或2所述的超聲處理樹脂傳遞模塑方法，其特徵在於所述的超聲波頻率為45～55KHz。
4.超聲處理樹脂傳遞模塑所用的裝置，它包含儲氣罐(1)、儲膠罐(2)、模具(3)、集膠罐(4)和真空泵(5)，以及連接在以上各裝置之間的輸膠管，其特徵在於它還包含有超聲波裝置(7)，超聲裝置(7)產生的超聲波朝向模具(3)，超聲裝置(7)設置在靠近模具(3)的位置處，並位於模具(3)的側面、上方或下方。
5.根據權利要求4所述的超聲處理樹脂傳遞模塑所用的裝置，其特徵在於所述的模具(3)是具金屬製成。
6.根據權利要求4所述的超聲處理樹脂傳遞模塑所用的裝置，其特徵在於模具(3)內腔(3-1)的底面積小於位於模具(3)正下方的超聲裝置(7)的振盒(7-1)上平面的面積。
全文摘要
超聲處理樹脂傳遞模塑方法及所用的裝置，它涉及一種樹脂傳遞模塑的方法及裝置。該方法是在樹脂傳遞模塑工藝中對模具內腔中的纖維和樹脂進行超聲處理。該裝置包含儲氣罐(1)、儲膠罐(2)、模具(3)、集膠罐(4)和真空泵(5)，以及連接在以上各裝置之間的輸膠管，它還包含有超聲波裝置(7)，超聲裝置(7)產生的超聲波朝向模具(3)，超聲裝置(7)設置在靠近模具(3)的位置處，並位於模具(3)的側面、上方或下方。本發明提高RTM成型過程中樹脂對纖維的浸潤性和減少孔隙率，進而改善複合材料的界面性能。
文檔編號B29C71/04GK1513663SQ03132430
公開日2004年7月21日 申請日期2003年6月11日 優先權日2003年6月11日
發明者秦偉, 吳曉宏, 張志謙, 黃玉東, 秦 偉 申請人:哈爾濱工業大學