适用于VARTM工艺的树脂性能研究

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本文对适用于VARTM工艺的树脂性能进行了研究。真空辅助树脂传递模塑法(VARTM)是在RTM工艺基础上发展而来的一种新型的复合材料液体成型工艺,具有成本低、成型过程中产生的挥发气体少、制件孔隙含量小、产品的性能好等优点,适于制造大型构件并且工艺具有很大的灵活性。VARTM成型技术要求树脂的粘度较低,流动性较好;树脂粘度在足够长的时间内基本保持不变。本文以自制的固化剂分别固化环氧树脂E-51、聚氨酯改性不饱和树脂、乙烯基改性不饱和树脂和不饱和树脂,对四种树脂在室温下的粘度和凝胶时间进行测试,评价其对于VARTM成型技术的适用性并测试树脂浇注体的拉伸和弯曲性能。结果表明,室温下四种树脂的粘度均较低,在0.2-0.3Pa·S之间,凝胶时间分别为103min、158min、80min和125min,粘度和凝胶时间均能满足VARTM成型工艺的要求,并且聚氨酯改性不饱和树脂的凝胶时间可调,适于多种充模时间不同的制件的成型。测试四种树脂浇注体的力学性能得出,改性环氧树脂和聚氨酯改性不饱和树脂的拉伸和弯曲性能较好,拉伸强度达到55.56MPa和58.31MPa,弯曲强度达到100.31MPa和105.60MPa。   选择改性环氧树脂和聚氨酯改性不饱和树脂利用VARTM工艺制备复合材料,计算其纤维体积含量并对制件进行超声波无损检测和力学性能测试。结果表明,同一制件不同部位的纤维体积含量的离散系数均在2%以内,说明VARTM成型的制件的厚度均匀性较好,成型工艺有良好的重复性。四种复合材料的超声波A扫描的回波衰减量均在10%以内,基本可以认为其内部无明显杂质、气泡等缺陷,即树脂对VARTM工艺的适用性较好,成型后的复合材料制件的质量比较均匀稳定。E玻璃纤维平纹织物增强改性环氧树脂和聚氨酯改性不饱和树脂基复合材料的拉伸、压缩、弯曲强度分别为391.97MPa、183.04MPa、454.8MPa和362.45MPa、161.02MPa、466.5MPa,单向织物增强改性环氧树脂和聚氨酯改性不饱和树脂基复合材料的拉伸、压缩、弯曲强度分别为878.32MPa、299.12MPa、885.26MPa和908.81MPa、286.85MPa、732.1MPa。对于同一种基体来讲,平纹织物增强复合材料的拉伸强度约是单向复合材料的40~45%;压缩和弯曲强度也有类似的结果,其数值分别为55~60%和50~65%。
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