VARTM工藝玻璃纖維增強不飽和聚酯復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、玻璃纖維增強不飽和聚酯復(fù)合材料具有比強度高、比模量大、價格低等特點,近30年來其應(yīng)用得到持續(xù)發(fā)展。真空輔助樹脂傳遞模塑(Vacuum Assisted Resin Transfer Molding,簡稱 VARTM)是制備先進(jìn)高性能且低成本的復(fù)合材料液體模塑成型(Liquid Composite Molding,簡稱LCM)技術(shù),是一種環(huán)境友好型的制作大尺寸復(fù)雜結(jié)構(gòu)并能夠一次性成型帶有加筋、夾芯、預(yù)埋件的大型構(gòu)件的理想工藝。該工藝技術(shù)中

2、真空負(fù)壓不僅為樹脂的充填流動提供了驅(qū)動力,而且還排出了纖維織物增強材料及模腔內(nèi)的氣體和水分,減少了制品中的孔隙等缺陷,可生產(chǎn)出綜合性能優(yōu)良的復(fù)合材料制件。
　　本課題對 VARTM工藝制備玻璃纖維增強不飽和聚酯復(fù)合材料進(jìn)行了較為系統(tǒng)的實驗研究,探討了工藝參數(shù)對樹脂充填浸潤以及復(fù)合材料板制品各項力學(xué)性能的綜合影響,為縮短成型周期、提高制品質(zhì)量提供了參考依據(jù)。本論文的主要內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　首先,自行設(shè)計并搭建了開展 VART

3、M工藝實驗研究的裝置平臺;對使用的輔助材料及設(shè)備進(jìn)行了相關(guān)介紹;并詳細(xì)描述了 VARTM工藝的主要過程,從模具準(zhǔn)備、織物鋪放、模腔密封到最終脫模修整。其中,模具的密封是VARTM工藝過程中的重點及難點,密封的好壞直接影響樹脂充填過程,并進(jìn)一步影響制品的質(zhì)量。
　　其次,對本課題中使用的 TH110-350R雙酚 A改性不飽和聚酯乙烯基樹脂進(jìn)行了較為全面的凝膠實驗研究,分析了其動態(tài)粘度特性、等溫粘度特性以及溫度對其凝膠特性的影響,從

4、而為 VARTM工藝的順利開展奠定了基礎(chǔ)。除此之外,對復(fù)合材料的浸潤性能的測試方法進(jìn)行了概述,包括試樣的密度、樹脂的質(zhì)量含量、纖維體積分?jǐn)?shù)及孔隙率等。對復(fù)合材料的拉伸、彎曲及沖擊這三個力學(xué)性能的測試方法進(jìn)行了歸納;介紹了試驗參照的標(biāo)準(zhǔn)及原理、試樣的制備、試驗過程及結(jié)果計算。
　　最后,在不同的導(dǎo)流介質(zhì)尺寸、壓實時間、真空壓力、纖維層數(shù)和纖維織物編織方式的情況下,通過 VARTM工藝分別制備了玻璃纖維增強不飽和聚酯復(fù)合材料板,并對其

5、進(jìn)行了纖維體積分?jǐn)?shù)、孔隙率等浸潤性能以及包括拉伸、彎曲、沖擊在內(nèi)的力學(xué)性能測試,研究并分析了 VARTM工藝參數(shù)對復(fù)合材料板性能的影響。通過實驗得出了最優(yōu)的工藝參數(shù)條件,即在導(dǎo)流介質(zhì)尺寸為250mm×270mm、壓實時間為15min、真空壓力為-98kPa的情況下,制品的綜合性能較佳,并且成型時間較為合理;單軸向纖維織物的拉伸、彎曲和沖擊等力學(xué)性能均最好,雙軸向(±45°)織物的力學(xué)性能相對最差,而雙軸向(0°/90°)織物的綜合力學(xué)性