專利名稱：超聲處理樹脂傳遞模塑方法及所用的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種樹脂傳遞模塑的方法及裝置。
背景技術(shù)：
樹脂傳遞模塑(RTM)工藝以其環(huán)境污染小，生產(chǎn)效率高、設(shè)備簡(jiǎn)單及模具投資少，大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)制品可一次成型等特點(diǎn)，在國內(nèi)外得到越來越廣泛的應(yīng)用。RTM工藝是將樹脂體系在一定的壓力下，注入預(yù)先鋪放好纖維增強(qiáng)體的閉合模腔內(nèi)，樹脂在模腔內(nèi)浸潤(rùn)纖維增強(qiáng)材料后固化成型。RTM工藝成型過程中樹脂對(duì)纖維增強(qiáng)體的浸潤(rùn)是重要的一環(huán)，由于在成型過程中空氣不易排盡，因而易使RTM成型復(fù)合材料中產(chǎn)生缺陷，特別是在纖維復(fù)合材料中(縫編增強(qiáng)體，編織增強(qiáng)體)尤為明顯，這將大大降低復(fù)合材料的性能，據(jù)資料報(bào)道復(fù)合材料的孔隙率在5％以內(nèi)，每增加1％，就導(dǎo)致30％的彎曲強(qiáng)度、3％的拉伸強(qiáng)度、8％的沖擊強(qiáng)度的損失，層間強(qiáng)度下降7％，因而提高成型過程中樹脂對(duì)纖維的浸潤(rùn)性和減少孔隙率非常重要。

發(fā)明內(nèi)容
為解決RTM工藝成型過程中空氣不易排盡的問題，本發(fā)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(fā)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(duì)模具內(nèi)腔中的纖維和樹脂進(jìn)行超聲處理。所述的超聲波頻率為40～60KHz，最佳為45～55KHz。本發(fā)明的超聲處理樹脂傳遞模塑所用的裝置包含儲(chǔ)氣罐1、儲(chǔ)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(fā)明還包含有超聲波裝置7，超聲裝置7產(chǎn)生的超聲波朝向模具3，超聲裝置7設(shè)置在靠近模具3的位置處，并位于模具3的側(cè)面、上方或下方。本發(fā)明的原理超聲處理技術(shù)主要是利用超聲波在液體中引起氣泡的破裂時(shí)產(chǎn)生的局部高溫、高壓作用引起樹脂對(duì)纖維的浸潤(rùn)性提高。超聲對(duì)膠液主要產(chǎn)生的作用是有利于提高膠液的活性，改善工藝加工特性；利用超聲的空化作用消除膠液中多余的氣泡。本發(fā)明具有如下功能(1)聲空化效應(yīng)聲空化是指液體中的微小泡核在低頻高強(qiáng)超聲作用下被激活，表現(xiàn)為泡核的震蕩、生長(zhǎng)、收縮及崩潰一系列動(dòng)力學(xué)過程，空化泡崩潰的極短時(shí)間內(nèi)在空化泡周圍產(chǎn)生的高溫高壓，理論計(jì)算表明，最高溫度可達(dá)5000K，最高壓可達(dá)5×107Pa。空化泡的空化效應(yīng)產(chǎn)生了瞬間的沖擊壓，引起分子的高速運(yùn)動(dòng)。進(jìn)而在液體內(nèi)產(chǎn)生了局部的高溫、高壓，誘發(fā)一系列的作用(包括霧化作用、分散作用、物理化學(xué)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(nèi)形成的一定的聲壓梯度，從而使液體作穩(wěn)定的循環(huán)流動(dòng)的現(xiàn)象。如果將超聲作用于液體，利用這種聲流作用，不但可以實(shí)現(xiàn)混合液體中的各個(gè)組分分散更加均勻、可以使液體中的組份充分細(xì)化、分散，而且可以達(dá)到乳液中的破乳的作用。本發(fā)明具有如下效果經(jīng)超聲處理在RTM成型過程中，樹脂對(duì)纖維增強(qiáng)體的浸潤(rùn)性提高，浸潤(rùn)速率提高30％左右；超聲處理可以提高RTM成型復(fù)合材料的界面性能，界面脫粘50％時(shí)力值，比未處理試樣提高36％左右；層間剪切強(qiáng)度比未處理試樣提高10％左右。本發(fā)明提高RTM成型過程中樹脂對(duì)纖維的浸潤(rùn)性和減少復(fù)合材料孔隙率，進(jìn)而改善復(fù)合材料的界面性能。


圖1是具體實(shí)施方式
一的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是圖1的A-A剖視圖。
具體實(shí)施例方式
一本實(shí)施方式的超聲處理樹脂傳遞模塑所用的裝置由儲(chǔ)氣罐1、儲(chǔ)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(chǔ)氣罐1和儲(chǔ)膠罐2之間連有輸膠管6-1，在輸膠管6-1上設(shè)有調(diào)壓閥6-2。在儲(chǔ)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(shè)置在模具3的正下方并緊貼模具3。超聲裝置7的振盒7-1朝向模具3，而且模具3內(nèi)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(nèi)腔3-1內(nèi)的各處全部能接收振盒7-1產(chǎn)生的超聲波。模具3是具金屬制成，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(tuán)公司第七研究院第七二六研究所生產(chǎn)。
具體實(shí)施方式
二本實(shí)施方式采用具體實(shí)施方式
一的設(shè)備，在樹脂傳遞模塑工藝中對(duì)模具腔中的纖維和樹脂進(jìn)行處理，其各項(xiàng)參數(shù)如下超聲裝置7固有的超聲波電功率0～400w可調(diào)，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(huán)氧711#，2-乙基4-甲基咪唑樹脂體系，T-300碳纖維織物為增強(qiáng)體。
超聲處理功率為300W時(shí)，在RTM成型過程中，樹脂對(duì)纖維增強(qiáng)體的浸潤(rùn)性提高最大，浸潤(rùn)速率提高50％；界面脫粘50％時(shí)力值，比未處理試樣提高36％；層間剪切強(qiáng)度比未處理試樣提高11％。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式采用具體實(shí)施方式
一的設(shè)備，在樹脂傳遞模塑工藝中對(duì)模具腔中的纖維和樹脂進(jìn)行處理，其各項(xiàng)參數(shù)如下超聲裝置7固有的超聲波電功率0～400w可調(diào)，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(huán)氧711#，2-乙基4-甲基咪唑樹脂體系，碳布為增強(qiáng)體。
超聲處理功率為200W時(shí)，在RTM成型過程中，樹脂對(duì)纖維增強(qiáng)體的浸潤(rùn)性提高最大，浸潤(rùn)速率提高20％；界面脫粘50％時(shí)力值，比未處理試樣提高30％；層間剪切強(qiáng)度比未處理試樣提高15％。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式采用具體實(shí)施方式
一的設(shè)備，在樹脂傳遞模塑工藝中對(duì)模具腔中的纖維和樹脂進(jìn)行處理，其各項(xiàng)參數(shù)如下超聲裝置7固有的超聲波電功率0～500w可調(diào)，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(shí)，在RTM成型過程中，樹脂對(duì)纖維增強(qiáng)體的浸潤(rùn)性提高最大，浸潤(rùn)速率提高35％；界面脫粘50％時(shí)力值，比未處理試樣提高40％；層間剪切強(qiáng)度比未處理試樣提高13％。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式采用具體實(shí)施方式
一的裝置，具體實(shí)施方式
二、三或四的方法生產(chǎn)玻璃纖維/環(huán)氧復(fù)合材料或碳纖維/環(huán)氧復(fù)合材料，產(chǎn)品形狀由模腔控制。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式采用具體實(shí)施方式
一的裝置，具體實(shí)施方式
二、三或四的方法，在生產(chǎn)過程中首先將納米ZnO和環(huán)氧711#均勻混合，然后再用此設(shè)備制造納米ZnO增強(qiáng)碳纖維/環(huán)氧711#復(fù)合材料，其性能可比不加超聲的RTM工藝成型的納米ZnO增強(qiáng)碳纖維/環(huán)氧711#復(fù)合材料界面性能提高可提高10％。
權(quán)利要求
1.超聲處理樹脂傳遞模塑方法，其特征在于在樹脂傳遞模塑工藝中對(duì)模具內(nèi)腔中的纖維和樹脂進(jìn)行超聲處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲處理樹脂傳遞模塑方法，其特征在于所述的超聲波頻率為40～60KHz。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超聲處理樹脂傳遞模塑方法，其特征在于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(chǔ)氣罐(1)、儲(chǔ)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，其特征在于它還包含有超聲波裝置(7)，超聲裝置(7)產(chǎn)生的超聲波朝向模具(3)，超聲裝置(7)設(shè)置在靠近模具(3)的位置處，并位于模具(3)的側(cè)面、上方或下方。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲處理樹脂傳遞模塑所用的裝置，其特征在于所述的模具(3)是具金屬制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲處理樹脂傳遞模塑所用的裝置，其特征在于模具(3)內(nèi)腔(3-1)的底面積小于位于模具(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(duì)模具內(nèi)腔中的纖維和樹脂進(jìn)行超聲處理。該裝置包含儲(chǔ)氣罐(1)、儲(chǔ)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(chǎn)生的超聲波朝向模具(3)，超聲裝置(7)設(shè)置在靠近模具(3)的位置處，并位于模具(3)的側(cè)面、上方或下方。本發(fā)明提高RTM成型過程中樹脂對(duì)纖維的浸潤(rùn)性和減少孔隙率，進(jìn)而改善復(fù)合材料的界面性能。
文檔編號(hào)B29C71/04GK1513663SQ03132430
公開日2004年7月21日 申請(qǐng)日期2003年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月11日
發(fā)明者秦偉, 吳曉宏, 張志謙, 黃玉東, 秦 偉 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)