树脂传递模塑(RTM)是一种新型的树脂基复合材料的成型方法,具有许多独特的优点,因而近年来发展十分迅速。据中国不饱和树脂网(www.upr-e.cn)专家介绍,其模具的设计与制作是的关键技术。树脂传递模塑(RTM)是将树脂注入闭合模具中浸润,增强材料并固化成型的工艺方法,适于多品种、中批量、高质量先进复合材料成型。这一先进工艺有着诸多优点,与其它先进复合材料制造工艺相比,可使用多种纤维增强材料和树脂体系,制品尺寸精确,有极好的制品表面。适用于制造高质量复杂形状的制品,且纤维含量高、成型过程中挥发成分少、环境污染少,生产自动化适应性强、投资少、生产效率高。工艺虽然成本较低,但技术要求却是高高,特别是对原材料和模具要求较高,处理不好常会遇到气泡难以排尽、表面出现裂纹、纤维浸润性差、树脂流动出现死角等问题。不过随着成型技术日趋完善,原材料和模具技术及成型技术不断进步,上述问题己得到较好的解决。
目前国内模具制作技术较为薄弱。据中国不饱和树脂网(www.upr-e.cn)专家介绍,由于国内模具制作原材料的限制,加上玻璃钢品种变化多、模具形状变化较大,造成制作上的困难。通过几年的探索,模具的制作已取得了长足的进步。国内的超低收缩型乙烯基酯树脂的成功开发和应用,给工程师带来更好的选择,很好地解决了上述技术难题。它在汽车、火车、模型、模具等产品开发中得到广泛的应用,汽车部件的制作是很大的一块。主要采用手糊、喷射、真空渗透树脂等成型工艺,制作尺寸精度要求比较高的结构和次结构部件,车门、仪表盘、车身壳体、硬壳车顶、引擎盖等。环氧乙烯基酯树脂用于真空渗透树脂工艺制作汽车部件越来越多。美国福特四轮驱动横梁Aerostar是用FRP制造的。多功能车的前横梁/横向弹簧,这一体化构件虽小但结构复杂,且承受高载荷,只需用螺栓将其固定在车上。由于结构强度、刚度、耐久性和悬挂等性能要求,主要是采用玻璃纤维增强乙烯基酯树脂材料,制造工艺为RTM。
高品质模具制作也在兴起。近年制品的外在材质性能竞争激烈,生产效率和质量管理要求也特别严格,对模具的高性能化和高功能化要求不断增加,同时对于型芯和模腔配套的模具逐渐向低压(2~8kg/m2),同时加热(40~80℃)的形态扩展,但对于一副高品质的模具而言,它必须具有足够的机械强度和刚度,足够的尺寸稳定性,足够的耐热性和耐热循环性,优良的耐化学药品、耐磨耗和平整度,具有光泽。这对模具制作所用材质提出更高的要求,树脂材质是构成模具的主体材料之一,是模具材料综合性能提高的重要基础。对模具适用树脂而言,它应具有低收缩特性,甚至达到零收缩,良好的工艺性,固化后能提供足够的机械强度和刚度,良好的耐热性及耐腐蚀性。据中国不饱和树脂网(www.upr-e.cn)专家介绍,目前国内几家主要的汽车部件生产商,将模具乙烯基酯树脂应用到汽车部件的模具制作和制品上,有手糊模具、模具、真空吸塑模具、聚氨酯发泡模具,他们的产品主要应用于亚奔、大众、依维柯、大宇、剀斯鲍尔等车型上及火车部件。
国防科学技术大学报道了RTM工艺制备抗静电阻燃FRP包装箱研究。RTM工艺制备的FRP包装箱具有重量轻、机动性好、密封性能优良和外型美观等优点,是一种极有推广价值的新型包装箱;但其也具有易燃烧、抗静电性能差等缺点,应用受到限制。据中国不饱和树脂网(www.upr-e.cn)专家介绍,其采用在树脂中添加抗静电剂及阻燃剂的方法,应用RIM工艺制备具有抗静电阻燃性能的FRP包装箱。通过向RTM专用树脂中添加磷酸酯(含氯)、氢氧化铝、氧化锑三种阻燃剂,采用优化的处理工艺,得到阻燃剂分散均匀、阻燃效果好的RTM专用树脂体系。以氧指数为考察参数,通过建模和优化,确定了3种阻燃剂在RTM专用树脂中的最佳配比。通过DSC-TG实验,考察了不同阻燃剂配方下树脂的阻燃效果,得到阻燃剂的最佳比例。理论与实验结果分析一致。其研究了不同阻燃剂含量FRP的阻燃性能和力学性能,结果表明,阻燃剂加入量为15wt%时,FRP氧指数达到了28以上,使该材料达到自熄级水平,但其弯曲强度下降较大。在FRP达到自熄级水平的基础上,通过向上述树脂中添加JH型和JHF型抗静电剂来改善FRP的抗静电性。 |