專利名稱：一種制備聚合物基復(fù)合材料的液體模塑成型工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料的制備工藝，尤其涉及一種聚合物基復(fù)合材料的液體模塑成型工藝。
背景技術(shù)：
聚合物基復(fù)合材料的發(fā)展進(jìn)步對于航空航天技術(shù)的發(fā)展具有重要意義，復(fù)合材料液體模塑(Liquid Composite Molding, LCM)成型工藝制備航空航天用聚合物基復(fù)合材料具有廣闊的應(yīng)用前景。LCM工藝是利用液相樹脂體系(包括樹脂、固化劑、促進(jìn)劑及其他助劑等)的流動性，在模具中浸漬增強材料，并借助模具對復(fù)合材料構(gòu)件進(jìn)行賦形，最后液相樹脂體系固化脫模制得聚合物基復(fù)合材料構(gòu)件。這一類成型工藝需要借助外力使液相樹脂體系對鋪敷在閉合模腔中的增強材料進(jìn)行浸漬充模，液相樹脂體系需在纖維預(yù)成型體中流動。樹脂與固化劑、促進(jìn)劑等混合后組成樹脂體系，為了有效降低樹脂體系在流動充模過程中產(chǎn)生的氣體和浸漬不良等缺陷，提高成型構(gòu)件質(zhì)量，需要對諸如注射溫度、注射壓力、注射時間等工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化配置和控制，而設(shè)置這些工藝參數(shù)的基礎(chǔ)和依據(jù)就是樹脂體系的粘度。樹脂體系粘度隨固化反應(yīng)時間而變化，屬于反應(yīng)性流體。樹脂體系的粘度受加熱傳導(dǎo)方式和固化反應(yīng)條件等外在工藝因素的影響，又受樹脂體系的固化反應(yīng)程度(固化度)等分子結(jié)構(gòu)變化因素的影響，所以作為反應(yīng)性流體的樹脂體系粘度的準(zhǔn)確測量就比較困難?，F(xiàn)有樹脂體系的粘度測量方法主要有旋轉(zhuǎn)粘度計測量法和旋轉(zhuǎn)流變儀測量法。旋轉(zhuǎn)粘度計測量法簡單易行，但測試樣品用量較多，樹脂體系在固化過程中不可避免產(chǎn)生熱效應(yīng)，因而旋轉(zhuǎn)粘度計法測量的樹脂體系的粘度受到容器形狀、液面高度和外界環(huán)境溫度的影響，粘度測量值的準(zhǔn)確性很難保證。而旋轉(zhuǎn)流變儀測量樹脂體系粘度的方法，忽略了反應(yīng)性樹脂體系本身的固化放熱對體系粘度的影響，僅考慮體系粘度隨固化度或溫度的變化，從而使得樹脂體系的粘度測量值小于實際操作過程中相應(yīng)條件下的樹脂體系粘度值。已有的測量方法很難將溫度和固化度共同影響下的粘度變化準(zhǔn)確測量出來，從而給諸如注射壓力、注射溫度等工藝參數(shù)的設(shè)置和控制帶來困難，進(jìn)而影響到成型制品的孔隙率和性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能快速、高效、準(zhǔn)確地確定出注射成型用的工藝參數(shù)、大大提高注射浸漬效率，避免注射材料的浪費、能充分保證注射成型產(chǎn)品質(zhì)量的制備聚合物基復(fù)合材料的液體模塑成型工藝。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為一種制備聚合物基復(fù)合材料的液體模塑成型工藝，包括以下步驟
(1)測定粘度-時間關(guān)系置備用于成型所述聚合物基復(fù)合材料的液相樹脂體系， 利用旋轉(zhuǎn)流變儀分別測試該液相樹脂體系在不同等溫溫度T下(例如 \、Τ2、Τ3、Τ4……)的粘度n隨時間t的變化關(guān)系，得到粘度-時間變化關(guān)系曲線，擬合后得到不同等溫溫度下粘度-時間變化關(guān)系式in n (T)-t ；(2)測定總放熱量利用差示掃描量熱儀對所述液相樹脂體系的放熱情況進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，得到該液相樹脂體系在不同升溫速率下的差示掃描量熱曲線，對各條差示掃描量熱曲線進(jìn)行分析處理后得到該液相樹脂體系在不同升溫速率下的固化放熱量，再取各固化放熱量的平均值作為該液相樹脂體系的總放熱量A；(3)測定固化度-時間關(guān)系再利用差示掃描量熱儀對所述液相樹脂體系進(jìn)行等溫差示掃描量熱測試，并將不同等溫溫度下測得的等溫差示掃描量熱曲線進(jìn)行面積積分處理，得到不同等溫溫度T下的固化度α隨時間t的變化關(guān)系，擬合得到不同等溫溫度下固化度-時間變化關(guān)系式α (T)-t ；所述α = ( / ，其中隊為所述液相樹脂體系在t時刻的部分固化放熱量(一般是在等溫DSC-時間曲線右端最為平滑處取一點，做一條經(jīng)過該點與時間t軸平行的基線，DSC曲線與該基線圍成的面積被基線上任意時刻t分成左右兩部分， 其中左部分的面積即為t時刻等溫DSC測試所得的部分固化放熱量Qt)；(4)建立粘度-固化度關(guān)系根據(jù)上述步驟⑴得到的粘度-時間變化關(guān)系式 lnil (T)-t和上述步驟(3)得到的固化度-時間變化關(guān)系式α (T) _t，通過消除時間t后建立起在不同等溫溫度T下的粘度-固化度變化關(guān)系式In η (T)-α ；(5)建立粘度-溫度變化關(guān)系將上述步驟⑷建立的不同等溫溫度T下的粘度-固化度變化關(guān)系式Inn(T)-Ci轉(zhuǎn)化成不同固化度α下的粘度-溫度變化關(guān)系式 Inn (α)-Τ ；(6)測定溫度-時間變化關(guān)系對固化后的所述液相樹脂體系進(jìn)行動態(tài)等溫差示掃描量熱測試，以獲得該液相樹脂體系的比熱容Cp隨溫度T的變化關(guān)系式Cp(T)；再假定所述液相樹脂體系構(gòu)成局部絕熱系統(tǒng)，則該液相樹脂體系固化瞬時放出的熱量Q(T，t)全部用來使體系溫度升高Δ Τ,則有Δ T = Q (T，t) /Cp⑴，代入Cp⑴后可得到Δ T與溫度T和時間t的變化關(guān)系式ΔΤ(Τ，t)，再根據(jù)本步驟測定的等溫差示掃描量熱曲線，則可得到不同初始溫度Tinit下Δ T與時間t的變化關(guān)系式Δ T (Tinit, t)，由于T = Tinit+ Δ T (Tinit, t)，通過對不同初始溫度Tinit下的溫度-時間曲線進(jìn)行擬合得到溫度-時間變化關(guān)系式T (Tinit) -t (7)構(gòu)建In n (T，a)-t關(guān)系模型將所述固化度-時間變化關(guān)系式a (T)-t和所述溫度-時間變化關(guān)系式Y(jié) (Tinit) "t聯(lián)立代入所述粘度-溫度變化關(guān)系式In Il ( a ) -T中， 得到不同初始溫度下In n (T，a)-t的關(guān)系曲線擬合模型；(8)鋪層合模在已準(zhǔn)備好的模具上鋪設(shè)纖維增強材料，然后合模并檢查模具氣密性；(9)確定樹脂適宜浸漬最大粘度值建立所述液相樹脂體系適宜浸漬的最大粘度值和所述纖維增強材料的體積分?jǐn)?shù)Vf的關(guān)系式為Ilmax= 1800-3000Vf，根據(jù)步驟(8) 中實際鋪層的纖維增強材料的體積分?jǐn)?shù)，即可得到所述液相樹脂體系適宜浸漬的最大粘度值；根據(jù)所述的關(guān)系曲線擬合模型和最大粘度值確定出不同等溫溫度下的最大粘度保持時間、 數(shù)列；(10)測算樹脂充模時間所述液相樹脂體系的流動充模時間tf由達(dá)西定律來進(jìn)行表達(dá)，其表達(dá)式為G=^7Xh其中，Φ為所述纖維增強材料的孔隙率(纖維增強材料的 1 2ΚΡ 1
孔隙率Φ +纖維增強材料的體積分?jǐn)?shù)Vf = 100% )，Κ為所述纖維增強材料的滲透率，&為所述液相樹脂體系的流動距離(一般即指構(gòu)件長度)，所述n'為所述關(guān)系曲線擬合模型中在區(qū)的粘度等效值(也即為粘度平均值)，所述ρ為注射壓力大??；選取不同
的注射壓力值P，根據(jù)所述關(guān)系曲線擬合模型得到不同等溫溫度、不同注射壓力下的充模時間tf矩陣；(11)確定注射工藝參數(shù)集在相同等溫溫度下，將所述充模時間tf矩陣中充模時間元素分別與對應(yīng)的最大粘度保持時間L進(jìn)行比較，提取出tf小于^ 的所有元素組成后續(xù)注射成型工藝參數(shù)集[(pn，Tn, tfn)n]，其中(Pn，Tn, tfn)jp表示最終確定出的第η組注射壓力、注射溫度和注射時間的組合；(12)注射浸漬根據(jù)步驟(11)中確定的任意一組注射壓力、注射溫度和注射時間的組合作為注射浸漬工藝參數(shù)，對步驟(8)后的模具進(jìn)行所述液相樹脂體系的注射浸漬；(13)固化成型將經(jīng)過步驟(1 后的模具進(jìn)行固化成型，最后脫模制得所述聚合物基復(fù)合材料。上述的制備聚合物基復(fù)合材料的液體模塑成型工藝中，所述液相樹脂體系優(yōu)選包括環(huán)氧樹脂體系、酚醛樹脂體系、聚酯樹脂體系或雙馬樹脂體系。上述的制備聚合物基復(fù)合材料的液體模塑成型工藝中，所述步驟(1)中，所述旋轉(zhuǎn)流變儀的剪切速率優(yōu)選控制在k—1 20s—1。上述的制備聚合物基復(fù)合材料的液體模塑成型工藝中，所述步驟(1)中，所述粘度-時間變化關(guān)系式Inn⑴-t優(yōu)選為In η = A^B^+Qt2 ；所述A^B1和C1均為In η⑴_t 擬合參數(shù)(R方差大于0. 995)。上述的制備聚合物基復(fù)合材料的液體模塑成型工藝中，所述步驟(3)中，所述固化度-時間變化關(guān)系式α (T)-t優(yōu)選為α (Τ, t) = A2-B2/(l+exp((t-C2)/D2))；其中，所述 A2、B2、C2和D2均為α (T) -t擬合參數(shù)(R方差大于0. 995)。上述的制備聚合物基復(fù)合材料的液體模塑成型工藝中，所述步驟⑷中，所述粘度-固化度變化關(guān)系式In η (Τ)-α優(yōu)選為ln η (Τ，α)= Α3+ α+C3a 2+D3a 4+F3a 5，其中，所述 Α3、B3 > C3 > D3 > & 和 F3 均為 In η (T)-α 擬合參數(shù)。上述的制備聚合物基復(fù)合材料的液體模塑成型工藝中，所述步驟(5)中，所述粘度-溫度變化關(guān)系式In η (a )-T優(yōu)選為1π η = A4+B4T+C4T2+D4T3+E4T4，其中所述A4、B4、C4、 D4和E4均為In η ( a ) -T擬合參數(shù)(R方差大于0. 995)。上述的制備聚合物基復(fù)合材料的液體模塑成型工藝中，所述步驟(6)中，所述溫度-時間變化關(guān)系式 τ (Tinit) -t 優(yōu)選為=T = A5-B5/ (1+exp ((t_C5) /D5))。(R 方差大于 0. 995)上述的制備聚合物基復(fù)合材料的液體模塑成型工藝中，所述步驟(1)中，所述不同等溫溫度T的取值范圍優(yōu)選為55°C 80°C，所述等溫溫度T的取值點優(yōu)選為3 5個。上述的制備聚合物基復(fù)合材料的液體模塑成型工藝中，所述步驟O)中，所述不同升溫速率的取值范圍優(yōu)選為5°C /min 50°C /min ；所述升溫速率的取值點至少為4個。上述的制備聚合物基復(fù)合材料的液體模塑成型工藝中，所述步驟(1 中，所述固化成型的固化制度優(yōu)選為先在60°c 90°C溫度下保溫池 4h，然后在110°C 130°C下保溫2h 4h，再在140°C 160°C下保溫2h 4h。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于本發(fā)明的液體模塑成型工藝中引入了一種更為精確的粘度預(yù)測方法，該粘度預(yù)測方法同時考慮了溫度和固化度的影響，能夠準(zhǔn)確、快速地確定出某一特定實際環(huán)境條件下的樹脂體系在不同初始溫度下、不同注射壓力下的實時粘度，從而減小粘度測量的次數(shù)，快速高效地確定出注射成型用的工藝參數(shù)(包括注射壓力、注射溫度和注射時間)，大大提高注射浸漬的效率，避免了注射材料的浪費，也充分保證了注射成型產(chǎn)品的質(zhì)量。本發(fā)明對本領(lǐng)域技術(shù)人員更加準(zhǔn)確、高效地實施液體模塑成型工藝具有重要意義。


圖1為本發(fā)明實施例中CYD-U8環(huán)氧樹脂/GA-327固化劑構(gòu)成的樹脂體系在不同溫度下測得的In η-t的試驗和擬合曲線。圖2為本發(fā)明實施例的In η-t擬合關(guān)系式中參數(shù)A2(T)隨溫度的變化趨勢。圖3為本發(fā)明實施例的Inn-t擬合關(guān)系式中參數(shù)化(T)和C2 (T)隨溫度的變化趨勢。圖4為本發(fā)明實施例中CYD-128/GA-327樹脂體系在不同升溫速率下的DSC曲線。圖5為本發(fā)明實施例中等溫差示掃描量熱曲線的面積積分處理過程示意圖。圖6為本發(fā)明實施例中CYD-U8環(huán)氧樹脂/GA-327固化劑構(gòu)成的樹脂體系在不同等溫溫度下的α-t變化的試驗和擬合曲線。圖7為本發(fā)明實施例中α -t擬合公式中參數(shù)隨溫度T的變化曲線。圖8為本發(fā)明實施例中不同等溫溫度下粘度隨固化度變化的試驗和擬合曲線。圖9為本發(fā)明實施例中恒定固化度下CYD-U8環(huán)氧樹脂/GA-327固化劑構(gòu)成的樹脂體系粘度隨溫度變化的數(shù)據(jù)點。圖10為本發(fā)明實施例中恒定固化度下CYD-U8環(huán)氧樹脂/GA-327固化劑構(gòu)成的樹脂體系粘度隨溫度變化的擬合曲線。圖11為本發(fā)明實施例中In Il-T擬合參數(shù)隨固化度的變化關(guān)系。圖12為本發(fā)明實施例中樹脂固化物的比熱容隨溫度變化的試驗值和擬合曲線。圖13為本發(fā)明實施例中不同初始溫度下CYD-U8環(huán)氧樹脂/GA-327固化劑構(gòu)成的樹脂體系放熱隨時間的變化關(guān)系。圖14為本發(fā)明實施例中不同初始溫度下CYD-U8環(huán)氧樹脂/GA-327固化劑構(gòu)成的樹脂體系溫升隨時間的變化關(guān)系。圖15為本發(fā)明實施例中不同初始溫度下CYD-U8環(huán)氧樹脂/GA-327固化劑構(gòu)成的樹脂體系T-t的試驗曲線和擬合曲線。圖16為本發(fā)明實施例中CYD-U8環(huán)氧樹脂/GA-327固化劑構(gòu)成的樹脂體系溫度-時間(T-t)擬合參數(shù)隨初始溫度的變化關(guān)系。圖17為本發(fā)明實施例中CYD-U8環(huán)氧樹脂/GA-327固化劑構(gòu)成的樹脂體系粘度在不同初始溫度下隨時間變化的全貌圖。圖18為圖17中固化時間在IlOmin以內(nèi)時的局部放大圖。
具體實施例方式以下結(jié)合說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。實施例聚合物基復(fù)合材料的液體模塑成型工藝。一種本發(fā)明的利用CYD-128/GA-327樹脂體系制備聚合物基復(fù)合材料的液體模塑成型工藝，其是以本實施例的CYD-128/GA-327樹脂體系為基體樹脂，采用RTM工藝制備碳纖維增強復(fù)合材料構(gòu)件，該構(gòu)件為圓筒狀薄壁加筋結(jié)構(gòu)，厚度約3mm，長約600mm，直徑 480mm，整個制備工藝主要包括以下步驟(1)測定粘度-時間(In η-t)關(guān)系曲線采用美國熱分析儀器公司生產(chǎn)的AR2000 EX型旋轉(zhuǎn)流變儀分別測試本實施例的 CYD-128/GA-327樹脂體系在55°C、60°C、65°C、70°C、75°C和80°C下的等溫粘度η，剪切速率為10s—1，測得該樹脂體系的粘度對數(shù)Inn隨時間t在不同等溫溫度T(即55°C、60°C、 65°C、70°C、75°C和80°C )下的粘度η隨時間t的變化關(guān)系，變化關(guān)系曲線如圖1所示。(2)粘度-時間(In η-t)關(guān)系曲線的擬合由圖1可知，隨著等溫溫度(T)的升高，樹脂體系粘度升高的速率越來越大，表明固化速率隨溫度的升高而增大；固化開始之前的初始粘度％隨著等溫溫度的升高而降低， 這使得樹脂體系在更高的等溫溫度下表現(xiàn)出更低的初始粘度％。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，不同等溫溫度的粘度-時間(η-t)曲線之間出現(xiàn)交叉點。據(jù)方差R2與1的接近程度，我們選出了精度較高并且次數(shù)較低的多項式，我們采用以下多項式(1)對圖1中的n-t試驗數(shù)據(jù)及變化關(guān)系曲線進(jìn)行擬合In n (T) = A1 (T) +B1 (T) t+C, (T) t2(1)式(1)中，ApB1和C1均為In η (T) _t擬合參數(shù)。采用式(1)對η _t試驗數(shù)據(jù)及變化關(guān)系曲線進(jìn)行擬合的模型參數(shù)如下表1所示， 擬合曲線的擬合精度較高，方差R2接近于1，這說明式(1)在試驗數(shù)據(jù)范圍內(nèi)能夠較好地反映試驗數(shù)據(jù)的變化。表1 :CYD-128/GA_327樹脂體系不同等溫溫度下In η⑴_t的擬合參數(shù)
等溫溫度/°cA1(T)B1(T)C1(T)R255-1. 365280. 008296. 97119X1CT50. 9992860-1. 671700. 010681. 86666 XlCT40. 9995065-2. 121010. 012602. 48243 X ICT40.9995970-2.371280. 014874. 23176 XlCT40.9994275-2.533560.020027. 90794 X ICT40.9978280-2.783750.023660.001130.99776 由上表1可以看出，式(1)中擬合參數(shù)A1 (ThB1 (T)和C1 (T)隨等溫溫度的變化而變化，變化趨勢如圖2所示。由圖2、圖3可知，式(1)中Ιηη-t的二次多項式擬合參數(shù)A1 (T)、B1 (T)禾Π C1 (T) 隨等溫溫度T的變化而變化，式(1)中擬合參數(shù)的方程可以表示為
權(quán)利要求
1. 一種制備聚合物基復(fù)合材料的液體模塑成型工藝，包括以下步驟(1)測定粘度-時間關(guān)系置備用于成型所述聚合物基復(fù)合材料的液相樹脂體系，利用旋轉(zhuǎn)流變儀分別測試該液相樹脂體系在不同等溫溫度T下的粘度Il隨時間t的變化關(guān)系，得到粘度-時間變化關(guān)系曲線，擬合后得到不同等溫溫度下粘度-時間變化關(guān)系式 inn (T)-t ；(2)測定總放熱量利用差示掃描量熱儀對所述液相樹脂體系的放熱情況進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，得到該液相樹脂體系在不同升溫速率下的差示掃描量熱曲線，對各條差示掃描量熱曲線進(jìn)行分析處理后得到該液相樹脂體系在不同升溫速率下的固化放熱量，再取各固化放熱量的平均值作為該液相樹脂體系的總放熱量％；(3)測定固化度-時間關(guān)系再利用差示掃描量熱儀對所述液相樹脂體系進(jìn)行等溫差示掃描量熱測試，并將不同等溫溫度下測得的等溫差示掃描量熱曲線進(jìn)行面積積分處理， 得到不同等溫溫度T下的固化度α隨時間t的變化關(guān)系，擬合得到不同等溫溫度下固化度-時間變化關(guān)系式α (T)-t ；所述α = ( / ，其中Qt為所述液相樹脂體系在t時刻的部分固化放熱量；(4)建立粘度-固化度關(guān)系根據(jù)上述步驟(1)得到的粘度-時間變化關(guān)系式 lnil (T)-t和上述步驟(3)得到的固化度-時間變化關(guān)系式α (T) _t，通過消除時間t后建立起在不同等溫溫度T下的粘度-固化度變化關(guān)系式In η (T)-α ；(5)建立粘度-溫度變化關(guān)系將上述步驟(4)建立的不同等溫溫度T下的粘度-固化度變化關(guān)系式In η (T)-α轉(zhuǎn)化成不同固化度α下的粘度-溫度變化關(guān)系式In η ( α )-T ；(6)測定溫度-時間變化關(guān)系對固化后的所述液相樹脂體系進(jìn)行動態(tài)等溫差示掃描量熱測試，以獲得該液相樹脂體系的比熱容Cp隨溫度T的變化關(guān)系式Cp(T)；再假定所述液相樹脂體系構(gòu)成局部絕熱系統(tǒng)，則該液相樹脂體系固化瞬時放出的熱量Q(T，t)全部用來使體系溫度升高ΔΤ，則有AT = Q(T，t)/CP(T)，RACP(T)后可得到Δ T與溫度T和時間t 的變化關(guān)系式ΔΤ(Τ，t)，再根據(jù)本步驟測定的等溫差示掃描量熱曲線，則可得到不同初始溫度Tinit下Δ T與時間t的變化關(guān)系式AT(Tinit，t)，由于T = Tinit+Δ T (Tinit，t)，通過對不同初始溫度Tinit下的溫度-時間曲線進(jìn)行擬合得到溫度-時間變化關(guān)系式T(Tinit)-t ；(7)構(gòu)建Inn (T，a)-t關(guān)系模型將所述固化度_時間變化關(guān)系式a (T)_t和所述溫度-時間變化關(guān)系式T (Tinit) -t聯(lián)立代入所述粘度-溫度變化關(guān)系式In η ( a ) -T中，得到不同初始溫度下In n (T，a)-t的關(guān)系曲線擬合模型；(8)鋪層合模在已準(zhǔn)備好的模具上鋪設(shè)纖維增強材料，然后合模并檢查模具氣密性；(9)確定樹脂適宜浸漬最大粘度值建立所述液相樹脂體系適宜浸漬的最大粘度值和所述纖維增強材料的體積分?jǐn)?shù)Vf的關(guān)系式為1800-3000Vf，根據(jù)步驟(8)中實際鋪層的纖維增強材料的體積分?jǐn)?shù)，即可得到所述液相樹脂體系適宜浸漬的最大粘度值 ；根據(jù)所述的關(guān)系曲線擬合模型和最大粘度值確定出不同等溫溫度下的最大粘度保持時間、 數(shù)列；(10)測算樹脂充模時間所述液相樹脂體系的流動充模時間tf由達(dá)西定律來進(jìn)行表達(dá)，其表達(dá)式為G= ‘X)，其中，Φ為所述纖維增強材料的孔隙率，K為所述纖維增強材料 1 2ΚΡ 1的滲透率，A為所述液相樹脂體系的流動距離，所述η'為所述關(guān)系曲線擬合模型中在區(qū)間《0Λ· 勺粘度等效值，所述p^注射壓力大小；選取不同的注射壓力值P， 據(jù)所述關(guān)系曲線擬合模型得到不同等溫溫度、不同注射壓力下的充模時間tf矩陣；(11)確定注射工藝參數(shù)集在相同等溫溫度下，將所述充模時間tf矩陣中充模時間元素分別與對應(yīng)的最大粘度保持時間、 進(jìn)行比較，提取出tf小于、 的所有元素組成后續(xù)注射成型工藝參數(shù)集[(Pn，Tn，tfn)J，其中(Pn，Tn，tfn)JP表示最終確定出的第η組注射壓力、 注射溫度和注射時間的組合；(12)注射浸漬根據(jù)步驟(11)中確定的任意一組注射壓力、注射溫度和注射時間的組合作為注射浸漬工藝參數(shù)，對步驟(8)后的模具進(jìn)行所述液相樹脂體系的注射浸漬；(13)固化成型將經(jīng)過步驟(1 后的模具進(jìn)行固化成型，最后脫模制得所述聚合物基復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備聚合物基復(fù)合材料的液體模塑成型工藝，其特征在于 所述液相樹脂體系包括環(huán)氧樹脂體系、酚醛樹脂體系、聚酯樹脂體系或雙馬樹脂體系。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備聚合物基復(fù)合材料的液體模塑成型工藝，其特征在于 所述步驟(1)中，所述旋轉(zhuǎn)流變儀的剪切速率控制在^―1 20s—1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備聚合物基復(fù)合材料的液體模塑成型工藝，其特征在于 所述步驟⑴中，所述粘度-時間變化關(guān)系式Inn⑴-t為In η = Α+Β^+ ^2 ；所述A1J1 和C1均為Inn (T)-t擬合參數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備聚合物基復(fù)合材料的液體模塑成型工藝，其特征在于所述步驟⑶中，所述固化度-時間變化關(guān)系式α (T)_t為α (Τ, t) =A2-B2/ (l+exp((t-C2)/D2))；其中，所述 A2、B2、CjPD2 均為 α (T) _t 擬合參數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備聚合物基復(fù)合材料的液體模塑成型工藝，其特征在于所述步驟中，粘度-固化度變化關(guān)系式Inn(T)-Ci為1ηη(Τ，α)= A3+B3 α +C3 α 2+D3 α 3+Ε3 α 4+F3 α 5，其中，所述A3、B3、C3、D3、&和 F3 均為 In η (T) - α 擬合參數(shù)； 所述步驟(5)中，所述粘度-溫度變化關(guān)系式In η ( α ) -T為1π η = A4+B4T+C4T2+D4T3+E4T4， 其中所述A4、B4、C4、D4和E4均為Ιπη (α )-T擬合參數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備聚合物基復(fù)合材料的液體模塑成型工藝，其特征在于 所述步驟(6)中，所述溫度-時間變化關(guān)系式T (Tinit) _t為T = A5-B5/ (1+exp ((t_C5) /D5))， 其中所述A5, B5, C5和D5均為T (Tinit) -t擬合參數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備聚合物基復(fù)合材料的液體模塑成型工藝，其特征在于 所述步驟⑴中，所述不同等溫溫度T的取值范圍為55°C 80°C，所述等溫溫度T的取值點為3 5個。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備聚合物基復(fù)合材料的液體模塑成型工藝，其特征在于 所述步驟O)中，所述不同升溫速率的取值范圍為5°C /min 50°C /min ；所述升溫速率的取值點至少為4個。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備聚合物基復(fù)合材料的液體模塑成型工藝，其特征在于 所述步驟(1 中，所述固化成型的固化制度為先在60°C 90°C溫度下保溫池 4h，然后在110°C 130°C下保溫2h 4h，再在140°C 160°C下保溫2h 4h。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制備聚合物基復(fù)合材料的液體模塑成型工藝，包括以下步驟測定不同等溫下粘度-時間變化關(guān)系及液相樹脂體系的總放熱量；測定不同等溫下固化度-時間變化關(guān)系并建立不同等溫下的粘度-固化度變化關(guān)系，再將其轉(zhuǎn)化成不同固化度下的粘度-溫度變化關(guān)系；測定溫度-時間變化關(guān)系式，并構(gòu)建lnη(T，α)-t的關(guān)系曲線擬合模型；再鋪層合模；并確定樹脂適宜浸漬最大粘度值和最大粘度保持時間數(shù)列；測算充模時間tf矩陣；對比數(shù)列和tf矩陣確定出注射壓力、溫度和時間的工藝參數(shù)組合集，據(jù)此進(jìn)行注射浸漬；最后經(jīng)固化成型制得聚合物基復(fù)合材料。本發(fā)明的工藝能快速、高效、準(zhǔn)確地確定注射成型用工藝參數(shù)、提高浸漬效率，充分保證產(chǎn)品質(zhì)量。
文檔編號B29C70/36GK102490370SQ20111036095
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者代曉青, 尹昌平, 曾竟成, 江大志, 肖加余, 邢素麗 申請人:中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)