纖維預(yù)定型技術(shù)(共9頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上1.3 纖維預(yù)定型技術(shù)1.3.1預(yù)定型技術(shù)研究的主要原因（主要在RTM工藝中的應(yīng)用）復(fù)合材料樹(shù)脂傳遞模塑工藝，即RTM工藝(Resin Transfer Molding)，是一種液體注射模塑工藝。它以相對(duì)低的模具費(fèi)用、很低的有機(jī)物揮發(fā)量、良好的可設(shè)計(jì)性及適合于成型中批量大型整體復(fù)雜構(gòu)件等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于航空航天、造船、汽車、電子及民用建筑等多個(gè)領(lǐng)域。近年來(lái)對(duì)RTM工藝的研究已成為復(fù)合材料工藝發(fā)展的熱點(diǎn)。 由RTM的工藝過(guò)程可知，在RTM工藝中，一般是將增強(qiáng)體逐層剪切或整形以符合模具表面的多種曲面形狀，然后逐層鋪放在模具中，再進(jìn)行合模注射。鋪放增強(qiáng)體是整個(gè)RTM工藝中

2、最費(fèi)時(shí)的一道工序；除此之外，由于這種鋪層方法中的各種增強(qiáng)體材料均處于無(wú)外力作用而相互獨(dú)立的狀態(tài)下，這樣就容易在合模和注入樹(shù)脂時(shí)引起增強(qiáng)體材料滑移錯(cuò)位和內(nèi)部的纖維屈曲等缺陷，從而破壞了按結(jié)構(gòu)、力學(xué)要求設(shè)計(jì)的鋪層方式，造成復(fù)合材料制品性能下降或完全使其制品成為廢品；并且對(duì)于帶有曲面形狀的復(fù)雜制品的鋪模和合模都極其困難和費(fèi)時(shí)，同時(shí)會(huì)造成樹(shù)脂流動(dòng)充模行為的復(fù)雜化和不可預(yù)測(cè)，造成干斑等工藝缺陷。基于以上原因，逐步發(fā)展了纖維預(yù)成型技術(shù)。纖維預(yù)成型技術(shù)就是通過(guò)在鋪層厚度方向上的縫紉或粘接劑的連接作用，使增強(qiáng)材料保持在一起，以達(dá)到在裝模和注射過(guò)程中保持纖維增強(qiáng)體形狀和結(jié)構(gòu)的一種技術(shù)。其中采用膠粘劑連接纖維的技

3、術(shù)又稱為直接預(yù)成型技術(shù)。它是通過(guò)在纖維增強(qiáng)體材料表面上噴加少量粘接劑即定型劑(通常為3wt%8wt%)，然后在一定壓力和溫度下使定型劑在各增強(qiáng)體材料內(nèi)發(fā)揮粘合作用將預(yù)鋪放的增強(qiáng)體固定為一整體單元10，這個(gè)整體單元就稱之為直接預(yù)成型體(Adhesion-preformed Preformance)。1.3.2 纖維預(yù)定型技術(shù)的基本含義5、11纖維預(yù)定型技術(shù)（纖維增強(qiáng)材料的預(yù)成型技術(shù)）是指將纖維增強(qiáng)材料（如單向纖維或單向織物、二維織物、各種纖維氈等形式）預(yù)先制作成具有模腔形狀的坯料（預(yù)成型坯料、預(yù)制件、預(yù)制體）的工藝方法。它是以RTM、 RFI（Resin Film Infusion）等為典型代表

4、的復(fù)合材料液體成型技術(shù) (Liquid composite molding, 簡(jiǎn)稱LCM技術(shù))中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，也一直是國(guó)內(nèi)外先進(jìn)樹(shù)脂基復(fù)合材料低成本制造技術(shù)的一個(gè)重要內(nèi)容。目前，我國(guó)在以LCM制造的先進(jìn)復(fù)合材料產(chǎn)品制造成本中，其中的纖維預(yù)制體的制造成本占有相對(duì)較高的比重，成為制約相應(yīng)復(fù)合材料擴(kuò)大應(yīng)用的主要障礙，因此發(fā)展具有中國(guó)特色的高效、低成本的纖維預(yù)制體制備技術(shù)意義重大。目前LCM采用的纖維預(yù)制體大致可以歸納為以下幾類：織物（機(jī)織、編織和針織）預(yù)制體、縫合預(yù)制體、纖維纏繞預(yù)制體以及包括短切纖維預(yù)制體和連續(xù)纖維氈預(yù)制體等在內(nèi)的增粘纖維預(yù)制體等。其制備工藝方法多種多樣，但歸納起來(lái)大致可分為

5、以下三種：紡織預(yù)成型技術(shù)、纖維預(yù)成型技術(shù)（tackified fiber preform）和纖維纏繞預(yù)成型技術(shù)等。由于紡織技術(shù)具有很多獨(dú)有的特點(diǎn)，如三維編織技術(shù)的工藝特點(diǎn)：能夠紡造多種形狀的異形體，結(jié)構(gòu)整體性好，層間剪切強(qiáng)度高、尺寸穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和損傷容限高，并可以使構(gòu)件具有多項(xiàng)功能性；縫合技術(shù)不僅能在不改變?cè)袑影褰Y(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)合材料的連接，而且能大幅度提高斷裂韌性和CAI（Compress After Impact），另外多自由度縫合頭專用設(shè)備的開(kāi)發(fā)成功又有效地解決了大面積、大厚度以及形狀復(fù)雜的纖維預(yù)制體的縫合問(wèn)題，因此，目前國(guó)內(nèi)外先進(jìn)復(fù)合材料用纖維預(yù)制體的制備以編織、縫合等紡織

6、預(yù)成型技術(shù)應(yīng)用得最為廣泛。但是，采用單一的編織、縫合等紡織手段制備纖維預(yù)制體，在不同程度上存在一些缺點(diǎn)和不足，如編織法制備的預(yù)制體懸掛性能不佳在結(jié)構(gòu)中可能造成部分樹(shù)脂聚集區(qū)，或者設(shè)備較昂貴、或者制備形狀復(fù)雜的預(yù)制體難度較大，工藝周期較長(zhǎng)等導(dǎo)致纖維預(yù)制體制造成本偏高；縫合工藝簡(jiǎn)單、制造成本相對(duì)較低，但可能會(huì)造成纖維的局部損傷，有時(shí)還導(dǎo)致復(fù)合材料層和板表面涂層的彎曲，進(jìn)而形成表面起伏等。因此，從時(shí)間、成本（主要是指設(shè)備和制造成本）以及工藝可實(shí)施難易程度等方面來(lái)講，紡織預(yù)成型技術(shù)還難以完全滿足一些實(shí)際需要，這些都在一定程度上影響了紡織預(yù)成型技術(shù)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。纖維預(yù)成型技術(shù)（tackified f

7、iber preform）是二十世紀(jì)90年代初以來(lái)開(kāi)發(fā)的一種新穎、實(shí)用的纖維預(yù)制體制備技術(shù)。其基本原理是在增強(qiáng)纖維或織物表面涂敷少量的特殊增粘材料增粘劑/定型劑（tackifier / binder / tackifying adhesives / perform stabilizers），通過(guò)溶劑揮發(fā)、先升溫軟化或熔融（預(yù)固化）后冷卻等手段使迭層織物或纖維束之間粘合在一起，同時(shí)借助壓力和形狀模具的作用來(lái)制備所需形狀、尺寸和纖維體積含量的纖維預(yù)制體。織物預(yù)成型技術(shù)在一定程度上克服或彌補(bǔ)了編織、縫合等紡織預(yù)成型技術(shù)的某些不足，對(duì)質(zhì)量要求高、性能要求穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的制件尤為重要，尤其適用于制備結(jié)構(gòu)

8、形狀復(fù)雜或大型的纖維預(yù)制體，在保證產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)工藝快速及自動(dòng)化方面具有重要意義，是實(shí)施LCM低成本化的重要途徑/手段。纖維纏繞預(yù)成型技術(shù)則是二十世紀(jì)90年代末、二十一世紀(jì)初以來(lái)開(kāi)發(fā)的一種新的纖維預(yù)制體制備技術(shù)。其原理基本類似常見(jiàn)的纖維纏繞成型技術(shù)，不同之處有二：（1）一般采用干態(tài)纖維進(jìn)行纏繞、并在芯模端部安裝封頭型夾具；（2）芯模端部一般需放置一定寬度的增粘劑纖維布帶，并需經(jīng)過(guò)加熱加壓、冷卻、切割等工序。 其優(yōu)點(diǎn)是纖維嵌置性好、纖維鋪放角度和厚度可通過(guò)不同的纏繞方式控制，以滿足不同結(jié)構(gòu)形狀和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的要求。但其應(yīng)用領(lǐng)域有限，僅適于制造圓柱體、圓錐體、方管等特殊形狀的預(yù)制體。本文的纖維定型技術(shù)

9、主要是采用的第二種，即纖維預(yù)定型技術(shù)，通過(guò)預(yù)定型劑使使迭層織物或纖維束之間粘合在同時(shí)借助壓力和形狀模具的作用來(lái)制備所需形狀、尺寸和纖維體積含量的纖維預(yù)制體。1.3.3纖維預(yù)成型技術(shù)及主要操作方法纖維預(yù)成型技術(shù)一般是預(yù)先制成薄層單層件，再用此單層件在模具中鋪放設(shè)計(jì)需要的層數(shù)并制成整體結(jié)構(gòu)纖維預(yù)制體。此技術(shù)的關(guān)鍵之一就是選擇既具有足夠的粘附力、又要與注射樹(shù)脂相容的增粘劑/定型劑，它對(duì)定型、浸潤(rùn)、滲透和相容等起著決定性的作用，其主要作用是將纖維粘合在一起，以保持預(yù)制體形狀、防止纖維在注射樹(shù)脂時(shí)沖刷變形。定型劑一般分為熱塑性和熱固性兩種：熱塑性增粘劑有尼龍、PET、PP和PPS等。熱固性增粘劑有環(huán)氧、

10、乙烯基酯、聚酯、雙馬來(lái)酰亞胺等樹(shù)脂。例如Cytec Industries Inc. 針對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂和雙馬樹(shù)脂研制了相應(yīng)的增粘劑：CYCOM 782RTM是一種改性雙馬結(jié)構(gòu)的預(yù)制體增粘劑，與5250-4RTM、5280-1RTM和824RTM等雙馬樹(shù)脂基體并用；CYCOM 790RTM是一種改性環(huán)氧結(jié)構(gòu)的預(yù)制體增粘劑，與823RTM、875RTM和890RTM等環(huán)氧樹(shù)脂基體并用。根據(jù)增粘劑的物理狀態(tài)和實(shí)施工藝途徑的不同，目前基本可以將纖維預(yù)成型技術(shù)分為如下四類：柔性樹(shù)脂膜鋪放法、固態(tài)樹(shù)脂粉末沉積法和液態(tài)樹(shù)脂噴灑法以及特殊增粘劑纖維布帶鋪放法等。1.3.3.1柔性樹(shù)脂膜鋪放法8柔性樹(shù)脂膜鋪放法的基本

11、工藝特點(diǎn)是一般先將適量的柔性膜狀增粘劑鋪放到纖維/織物的表面，經(jīng)過(guò)加熱使樹(shù)脂膜軟化、冷卻處理、卸接觸壓等工序制得具有增粘作用的單向纖維帶或二維織物，然后按需求裁剪、逐層迭放，在壓力和形狀預(yù)成型模等的作用下，即可得到表面均勻粘附增粘劑的預(yù)制體。柔性樹(shù)脂膜鋪放法的第一步、也是關(guān)鍵的一步就是制備合適的柔性樹(shù)脂膜。成膜工藝可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的多種工藝制造薄膜。例如，可通過(guò)高溫下將增粘劑樹(shù)脂澆在脫模紙上并在冷卻后在壓送輥之間延展而制成樹(shù)脂薄膜。也可用適當(dāng)溶劑配成溶液后澆在平整的脫模紙上，待溶劑揮發(fā)后制成樹(shù)脂薄膜。薄膜可以在纖維帶制造程序中作為一個(gè)整體步驟來(lái)形成，或者可另外形成并儲(chǔ)存成卷狀備用。但是此預(yù)成

12、型技術(shù)對(duì)柔性樹(shù)脂膜有一些特殊的要求：1 在組成或結(jié)構(gòu)上，樹(shù)脂膜應(yīng)由可與LCM選擇的樹(shù)脂體系兼容的樹(shù)脂制成；2 在LCM選擇的樹(shù)脂體系固化制度下，樹(shù)脂膜能夠熔融固化，使之復(fù)合材料制件完全成為一個(gè)整體；3 薄膜必須具有與脫膜紙足夠的粘附力以允許將纖維帶成型為具體的輪廓形狀，但是用手的壓力又可將其從脫膜紙上取下來(lái)而不會(huì)對(duì)薄膜造成損壞或使纖維分開(kāi)；4 薄膜必須有與纖維足夠的粘附性，以允許可以切割纖維帶/織物、把帶放在預(yù)成型件中及移去脫模紙而不會(huì)弄亂定向纖維的方向。國(guó)外Dow化學(xué)公司生產(chǎn)的Tackix 123環(huán)氧樹(shù)脂、3M公司生產(chǎn)的PR500環(huán)氧樹(shù)脂或PR500和PT500組成的環(huán)氧樹(shù)脂混合物（如PR5

13、00/PT500為80/20）以及Cytec 化學(xué)公司制造的5250-4 RTM雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂等都是可用于形成薄膜的成膜樹(shù)脂。美國(guó)陶氏聯(lián)合技術(shù)復(fù)合制品公司對(duì)柔性樹(shù)脂膜鋪放法進(jìn)行了研究，專利8詳細(xì)介紹了低樹(shù)脂量定向纖維帶的技術(shù)。其基本思路是將多根定向纖維放在一對(duì)樹(shù)脂薄膜之間，通過(guò)適當(dāng)?shù)念A(yù)成型工藝制備定向纖維帶，然后將具有良好粘性和變形性的定向纖維帶按要求鋪放在預(yù)成型模內(nèi)結(jié)合成纖維預(yù)制體。研究表明，在采用柔性樹(shù)脂膜鋪放法制備纖維/織物預(yù)制體、尤其是定向纖維帶及其預(yù)制體的時(shí)候，必須控制以下兩點(diǎn)：（1）控制樹(shù)脂含量。樹(shù)脂含量過(guò)多，會(huì)阻止LCM用基體樹(shù)脂的滲透，過(guò)低，則其粘附性不足以使纖維定位。一般而

14、言，纖維帶的樹(shù)脂重量含量控制在3%18%范圍內(nèi)比較合適，在這種樹(shù)脂含量下，定向纖維帶具有足夠的粘附性防止纖維移動(dòng)，并可彎折及處置在成型的輪廓表面來(lái)滿足所需形狀，同時(shí)又能保證LCM過(guò)程中基體樹(shù)脂能夠完全滲入。工藝上一般可通過(guò)控制纖維和樹(shù)脂薄膜的面密度來(lái)控制樹(shù)脂含量。（2）控制預(yù)成型溫度。組合在一起的樹(shù)脂薄膜和纖維在通過(guò)加熱段時(shí)，加熱段的溫度一般要求控制在樹(shù)脂薄膜軟化點(diǎn)和熔化點(diǎn)之間，此時(shí)樹(shù)脂薄膜軟化允許表面纖維部分埋在薄膜中，而不會(huì)使薄膜完全滲入纖維和纖維之間的間隙中，從而達(dá)到通過(guò)表面接觸和少量滲透來(lái)固定住纖維的目的。如果樹(shù)脂熔化，由于薄膜較薄，會(huì)失去粘附性和均勻性，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致纖維分離或分散。1.

15、3.3.2 固態(tài)樹(shù)脂粉末沉積法3,6 固態(tài)樹(shù)脂粉末沉積法的工藝特點(diǎn)是將一定顆粒細(xì)度和粒徑的粉末增粘劑按照一定的工藝要求均勻沉積在織物表面，升溫后樹(shù)脂熔融（預(yù)固化，即半固化使其具有一定的粘接性）并粘附在織物表面，冷卻后即得纖維預(yù)制體。粉末增粘劑同樣應(yīng)具有與基體樹(shù)脂良好的相容性和足夠的粘附力，以保持整體性，同時(shí)能消除任何預(yù)制體回彈性（springback），以便很好地控制預(yù)制體尺寸。此外，固體樹(shù)脂粉末增粘劑一般還應(yīng)滿足以下要求：（1）顆粒細(xì)度和粒徑分布要適中，一般為100325目或100400m；（2）熔點(diǎn)較高且相對(duì)穩(wěn)定，避免儲(chǔ)存期間相互粘結(jié)。常見(jiàn)的短切纖維預(yù)制體和連續(xù)纖維氈預(yù)制體一般都采用了固態(tài)

16、樹(shù)脂粉末增粘劑。固體樹(shù)脂粉末增粘劑的加入方法一般有以下幾種：手工法、篩選法、靜電噴射法、氣動(dòng)流化床法以及溶劑法等。GROUPE SNPE下屬的STRUCTIL公司生產(chǎn)一種ST1153粉末狀增粘劑，與RTM專用的低粘度單組分環(huán)氧樹(shù)脂ST1157（可長(zhǎng)時(shí)間注射，180固化，玻璃化溫度210）兼容性好。美國(guó)3M公司的PT500也是一種典型的粉末增粘劑，熔點(diǎn)在70左右，化學(xué)結(jié)構(gòu)與3M公司的RTM專用環(huán)氧樹(shù)脂PR500樹(shù)脂類似，常與PR500配合使用。美國(guó)俄亥俄州立大學(xué)的先進(jìn)聚合物和復(fù)合材料工程中心（Center for Advanced Polymer and Composite Engineerin

17、g, 簡(jiǎn)稱CAPCE）對(duì)PT500進(jìn)行了較為詳細(xì)的研究：研究分析了增粘劑在工藝條件下的流變和固化行為；對(duì)預(yù)制體整體尺寸控制、滲透性和纖維浸潤(rùn)性等的影響；與基體樹(shù)脂的相容性及其對(duì)復(fù)合材料強(qiáng)度和表面質(zhì)量的影響等。我國(guó)天津工業(yè)大學(xué)的張國(guó)利等人6也對(duì)PT500粉末增粘劑的流變性能、用量、預(yù)制體回彈性以及預(yù)成型工藝參數(shù)等進(jìn)行了一些研究。粉末增粘劑的位置和分布很大程度上依賴于其粉末尺寸、使用量（濃度）、應(yīng)用方式（加入方式）和預(yù)成型條件等。增粘預(yù)制體的滲透性、尺寸控制能力等則與增粘劑的位置和分布、用量以及預(yù)成型條件等有很大關(guān)系。例如，SEM圖表明，當(dāng)預(yù)成型溫度較低時(shí)，PT500增粘劑仍在纖維絲束外表面，隨其

18、用量的增加，預(yù)制體滲透性下降；而當(dāng)預(yù)成型溫度較高時(shí)，PT500 將在表面張力的作用下進(jìn)入纖維絲束內(nèi)部，隨其濃度的增加，預(yù)制體滲透性先增加（SEM顯示其在纖維束內(nèi)部，固化引起纖維絲束收縮，加大了絲束之間的空隙）后降低（過(guò)量的增粘劑在纖維束外表面，阻礙了樹(shù)脂流動(dòng)）。比較理想的狀態(tài)是增粘劑少量部分浸入增強(qiáng)材料表面，同時(shí)PT500需有一定的固化度以維持尺寸控制能力。1.3.3.3 液態(tài)樹(shù)脂噴灑法4,5,16液態(tài)樹(shù)脂噴灑法一般是先用合適溶劑將增粘劑配置成一定濃度的低粘度溶液，噴灑到織物的表面，待溶劑揮發(fā)后制得具有增粘作用的低樹(shù)脂含量織物，然后按需求裁剪、逐層迭放，在壓力和形狀預(yù)成型模等的作用下，即可得到

19、表面均勻粘附增粘劑的預(yù)制體。此方法突出優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單、高效、成本低、可現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，是一種非常實(shí)用的纖維預(yù)成型技術(shù)，尤其是適合于制備大型（如國(guó)外用于一些大型船舶用復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件）或比較復(fù)雜形狀（如一些不規(guī)則的異構(gòu)件）的預(yù)制體。美國(guó)、日本等對(duì)此工藝進(jìn)行了大量研究，并研究開(kāi)發(fā)出了一系列的噴灑用增粘劑，例如美國(guó)Airtech 公司研制生產(chǎn)的Airtac 2就是一種典型的噴灑法用增粘劑。美國(guó)Zeon Chemicals L. P.（日本Zeon公司的全資子公司）研制生產(chǎn)的DuoMod ZT-1、DuoMod ZT-2是一類增韌作用的增粘劑樹(shù)脂（toughened tackifier resin），一般溶于

20、丙酮中，配成丙酮溶液，易于噴射。此類增粘劑可以大大提高環(huán)氧樹(shù)脂基體的層間斷裂韌性，并可顯著提高復(fù)合材料的損傷容限CAI值，兩者區(qū)別在于，DuoMod ZT-1一般用于固化溫度高于250（121）的復(fù)合材料基體，DuoMod ZT-2一般用于固化溫度低于250（121）的復(fù)合材料基體。此外，宇航馬特拉公司的研究中心（CCR）與法國(guó)STRUCTIL公司合作開(kāi)發(fā)的一種噴射用膠接劑ST1153也是一種典型的噴灑法用增粘劑，加入后復(fù)合材料性能變化不大。室溫儲(chǔ)存7個(gè)月仍有效。該方法不足的是由于溶劑或單體的揮發(fā)會(huì)導(dǎo)致一定程度的環(huán)境污染，尤其是在使用烘箱加熱途徑制備預(yù)制體時(shí)應(yīng)注意采取相應(yīng)措施以避免火災(zāi)隱患。為

21、了避免由于溶劑或單體的揮發(fā)可能引起的火災(zāi)安全危險(xiǎn)，美國(guó)C. A. Lanton公司經(jīng)過(guò)多年的研究，率先成功開(kāi)發(fā)出了一種高速、高產(chǎn)量的樹(shù)脂溶液噴灑法預(yù)成型工藝技術(shù) CompForm 5工藝。這種工藝技術(shù)成功地應(yīng)用了一種獨(dú)特的增粘劑體系（Sypol P44 A812-51B），并通過(guò)采用紫外線（UV）輻射能加以固化，形成剛性預(yù)制體。Sypol P44 A812-51B 是由Lanton公司和Freeman化學(xué)公司合作發(fā)明的一種對(duì)輻射能量具有高度反應(yīng)靈敏性的熱固性聚合物。國(guó)內(nèi)華東理工大學(xué)陸關(guān)興等人9也對(duì)此類紫外光輻射固化的增粘劑/定型劑進(jìn)行了一些研究，并采用自行研制的丙烯酸型增粘劑，經(jīng)過(guò)逐層噴射、紫

22、外光輻射等工序制成了單片狀半橢球面玻璃纖維預(yù)制體。1.3.3.4 特殊增粘劑纖維布帶鋪放法5,11特殊增粘劑纖維布帶鋪放法的基本工藝特點(diǎn)是一般先將一定寬度的、由特殊增粘劑制成的纖維布帶逐層鋪放到織物的表面，經(jīng)過(guò)加熱加壓固化等工序制得具有增粘/定型作用的纖維預(yù)制體。該法目前主要是采用聚酯纖維紗布帶作為增粘劑，配合用于制備纖維纏繞預(yù)制體。在干纖維纏繞過(guò)程中，預(yù)制體的形狀完全靠干纖維張力來(lái)維持，沒(méi)有增粘劑的預(yù)制體切斷后會(huì)變形，因此纏繞時(shí)在芯模端部每層之間放入一定寬度的聚酯纖維紗布帶作為增粘劑。在纖維纏繞完成后，用電加熱氈將紗布帶包緊壓實(shí)，加熱熔融固化。切割時(shí)，用切刀在固化外端處圍繞預(yù)制體轉(zhuǎn)動(dòng)切割，露

23、出芯模端部，將切割好的預(yù)制體連同芯模一同放入RTM模具中。從芯模上脫模后，在RTM部件上再將含聚酯纖維紗布帶端部切掉，制成最終產(chǎn)品與其它方法不同的是，上述最終產(chǎn)品中一般不含有增粘劑。而在本文中所用到的預(yù)定型劑的加入方法主要是采用液態(tài)樹(shù)脂噴灑法，將預(yù)定型劑溶解到合適的溶劑中配成一定粘度的溶液，涂敷到纖維表面待到溶劑揮發(fā)后預(yù)定型劑留在纖維中，并隨著樹(shù)脂濃度變大，粘度增加，從而將纖維牢牢地粘在一起變成所需的形狀，而達(dá)到預(yù)定型的目的。1.4預(yù)定型劑對(duì)復(fù)合材料性能影響的研究現(xiàn)狀在上面我們主要介紹了對(duì)纖維定型處理方法的相關(guān)知識(shí)，下面就當(dāng)前國(guó)內(nèi)國(guó)外預(yù)定型劑對(duì)復(fù)合材料性能影響的研究進(jìn)行一下簡(jiǎn)單的綜述。1.4.

24、1對(duì)預(yù)定型劑的研究 對(duì)預(yù)定型劑的研究主要集中在兩個(gè)方面。一方面，通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)尋求，開(kāi)發(fā)新的預(yù)定型劑（增粘劑）；另一方面，則在原有預(yù)定型劑的基礎(chǔ)上通過(guò)改性和加入其它彈性粒子獲得功能化的定型劑，盡量不影響原有基體樹(shù)脂及復(fù)合材料成品各方面性能。 在國(guó)外對(duì)預(yù)定型劑的研究已有了相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間了，在這段時(shí)間里有著許多復(fù)合材料業(yè)內(nèi)人士對(duì)預(yù)定型劑進(jìn)行了研究，并且先后尋求出或開(kāi)發(fā)出了符合要求的定型劑。如：Drkilian OByrno等人18研制開(kāi)發(fā)的EB6(Epoxy Binder6);The Dexter specialty Resins unit的專家們13發(fā)現(xiàn)的Hysol EA9150、Hysol E

25、A9170和Hysol XEA9171,并且研究發(fā)現(xiàn)該類定型劑在不影響復(fù)合材料性能的前提下，由于他們的粘度與溫度變化的特殊性，可以在不同程度上降低成型的真空壓力或成形時(shí)間。DSRH14發(fā)展的可容粘粘劑Hysol XEA9879,它能使纖維牢牢的粘在一起，并保持相當(dāng)穩(wěn)定的形狀，即便在樹(shù)脂注入模腔的過(guò)程中。并且它還不會(huì)影響復(fù)合材料的最終性質(zhì)。除此之外，還有由3M生產(chǎn)的預(yù)定型劑PT500,它是一種粉末狀定型劑，它的熔點(diǎn)大概在70左右，化學(xué)性質(zhì)和3M生產(chǎn)的PR500樹(shù)脂相似,等等。一直到現(xiàn)在，復(fù)合材料人士從未停止過(guò)對(duì)定型技術(shù)和預(yù)定型劑的研究。我個(gè)人認(rèn)為，在不久的將來(lái)通過(guò)幾代復(fù)合材料從業(yè)人員的不懈努力，

26、預(yù)定型劑的研發(fā)將有更新更多的突破，預(yù)定型技術(shù)的發(fā)展前景將更加廣闊。1.4.2 預(yù)定型劑對(duì)復(fù)合材料性能影響的研究預(yù)定型劑引入RTM工藝之后，使得RTM工藝的很多潛在優(yōu)勢(shì)得到了淋漓盡致的發(fā)揮，從而使得RTM在航空工業(yè)運(yùn)用的道路上邁上了堅(jiān)實(shí)的一步。然而在預(yù)定型劑引入到RTM工藝之后，面臨著一個(gè)急待解決的問(wèn)題，那便是預(yù)定型劑的引入是否會(huì)對(duì)復(fù)合材料的力學(xué)性能產(chǎn)生影響。我們不希望將復(fù)合材料的力學(xué)性能的降低作為簡(jiǎn)化工藝的代價(jià)。如若那樣我們將會(huì)得不償失。所以預(yù)定型劑對(duì)復(fù)合材料性能影響的研究便成為現(xiàn)在復(fù)合材料專家們研究的焦點(diǎn)，也成為國(guó)內(nèi)國(guó)外各類人士關(guān)注的焦點(diǎn)。這主要是因?yàn)樗鼪Q定著復(fù)合材料成型工藝、特別是RTM工

27、藝的前景，同時(shí)也決定著復(fù)合材料的運(yùn)用前景。在預(yù)定型劑對(duì)CM性能影響的研究之前。首先，我們必須初步了解什么是預(yù)定型劑？預(yù)定型劑的選用原則？以及它的運(yùn)用技術(shù)等一系列問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題Vivek Rohatgi,L.James Lee and Adrian Melton 在Overview of fibre performing一章中15，對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述，認(rèn)為：定型劑也叫增粘劑，是一種熱固型或熱塑型的樹(shù)脂，該種樹(shù)脂可以在室溫下凝固，在加熱條件下可以溶解，并且一旦它的溫度降低它又可以重新凝固。它的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）可以特別低，同時(shí)也可以特別高，以便于在室溫狀態(tài)下可以長(zhǎng)期保存同時(shí)又可以使

28、其在室溫條件下使纖維定型，不僅使纖維氈長(zhǎng)期保持穩(wěn)定，還可以使材料在某種程度上得到增強(qiáng)。對(duì)于預(yù)定型劑的選用原則，主要是根據(jù)它與樹(shù)脂的相容性、操作的有效性、操作環(huán)境的可控制性以及成形技術(shù)等因素對(duì)預(yù)定型劑進(jìn)行選擇。不僅如此，作者還對(duì)兩種類型的定型劑（即熱固和熱塑）的使用范圍進(jìn)行了研究，并且得出用的最多最廣泛的定型劑是熱固性樹(shù)脂類的結(jié)論。 在大量地對(duì)預(yù)定型劑對(duì)復(fù)合材料性能影響研究的工作中，有兩種不同的研究切入點(diǎn)。一種是從微觀角度進(jìn)行探討；另一種則從宏觀角度即宏觀力學(xué)性能上進(jìn)行研究。微觀方面的主要工作有：Kittelson and Hackette14對(duì)預(yù)定型劑PT500的最佳濃度和操作溫度的研究；Rohatgi and Lee14對(duì)定型劑處理過(guò)后的纖維的可成型性的研究，并發(fā)現(xiàn)將定型劑先溶解在溶劑中，然后涂敷在纖維上，將有利于定型劑在纖維上的滲透，這也就是上面講到的液態(tài)樹(shù)脂噴灑法。除此之外，還有很多的業(yè)內(nèi)人士在定型劑的存在位置對(duì)尺寸控制、氣泡含量的影響方面做了大量的工作。在他們的工作中發(fā)現(xiàn)，定型劑的位置和分散狀況很大程度上依賴于定型劑粉末的尺寸大小、濃度、應(yīng)用條件和操作條件。當(dāng)定型劑在非固化或部分固化的條件下，將定型劑置于纖維表面，若成型溫度很低時(shí)（160），定型劑將在毛細(xì)作用下滲入纖維里面；當(dāng)定型劑最初存在于纖維里面或在凝