[发明专利]一种零出胶真空辅助树脂渗透成型树脂基复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明属于树脂基复合材料液体成型技术，涉及一种零出胶真空辅助树脂渗透成型树脂基复合材料的方法。

背景技术

真空辅助树脂渗透（Vacuum Assisted Resin Infusion，简称VARI）是一种适用于大型复合材料构件整体成型的液体成型制造技术，由于其整个工艺过程只需要借助-0.1Mpa的真空度，在烘箱里就可以完成树脂的渗透和固化，不需要投资巨大的热压罐，而且可以结合缝合、编织等技术实现复合材料构件的三维增强，具有制造成本低、成型效率高、孔隙率低和整体性好等优点。但常规的VARI成型工艺存在以下缺点：（1）常规VARI工艺需设置一个或多个树脂出胶通道进行树脂导流，而通过树脂出胶通道流出的树脂无法回收使用形成成本浪费；（2）受每个树脂出胶通道的树脂流动速率和流动途径长度不一致的影响，树脂的出胶量无法精确计算，导致常规VARI成型复合材料零件时需要准备过量的树脂，从而造成大量的树脂浪费，提高了生产成本；（3）常规的VARI成型工艺的压力传递依靠进出胶通道之间的压力差实现，随着树脂渗透预成型体过程的不断进行，压力梯度越来越小，在复合材料零件上会产生进胶口附近含胶量高（即厚度偏厚），出胶口附近含胶量低（即厚度偏薄）的现象，复合材料零件厚度均匀性不理想。

微透气聚四氟乙烯复合布是一种应用在军、民用防水领域的新型材料，具有透气、防水、耐温等优点，主要用于雨衣、帐篷等的防水透气功能层。由于其具有防止小分子物质通过的优点，因此可在真空辅助渗透成型工艺中作为微透气层使用，可实现将树脂完全包裹在纤维增强预成型体中同时将纤维增强预成型体内部气体排出的功能，提高复合材料真空辅助渗透成型工艺的成型质量并降低孔隙率。但同时微透气聚四氟乙烯复合布也具有如下缺点：（1）微透气聚四氟乙烯复合布为热拉伸成型，受工艺所限无法保证形成的微小孔隙的孔径和密度的均匀性；通过试验表明，微透气聚四氟乙烯复合布只能防护150cp以上粘度的液体，而无法防护150cp以下粘度的液体；而一般适用于VARI成型的高温固化树脂，如中航复合材料有限责任公司的BA9914、Hexcel公司的RTM6、Cytec公司的cycom890，其工作粘度均≤100cp，只有少数适用于VARI成型的中温固化树脂，其工作粘度>150cp，在树脂转移过程中可以直接使用微透气聚四氟乙烯复合布作为微透气层，如北京航空制造工程研究所的BA9912，因此微透气聚四氟乙烯复合布在真空辅助树脂渗透成型工艺中直接用作微透气层使用具有较大的局限性；（2）树脂在固化过程中，其粘度会随着温度的升高进一步降低。因此，在VARI成型复合材料工艺中直接采用微透气聚四氟乙烯复合布作为微透气层很难防护低粘度的树脂而会出现树脂渗漏的现象，会直接导致VARI成型复合材料零件失败；（3）聚四氟乙烯功能层厚度为几十分之一毫米，不耐划伤且延展性差，在结构复杂的区域极易出现“架桥”现象而导致微透气聚四氟乙烯复合布功能层破裂而使其防护树脂的功能失效。

发明内容

本发明的目的是：针对上述真空辅助树脂渗透成型方法存在的不足，提出一种零出胶真空辅助树脂渗透成型树脂基复合材料的方法。

本发明的技术解决方案是，所述方法使用一种真空辅助树脂渗透成型系统，所述系统包括模板1、密封腻子2、进胶通道11、纤维增强预成型体3和真空袋50，所述方法特征在于如下步骤：

（1）在纤维增强预成型体3上表面靠近进胶通道11的一侧铺放进胶导流网20；在纤维增强预成型体3上表面的另一侧铺放树脂牵引层30；铺放在纤维增强预成型体3上表面上的树脂牵引层30的宽度为2～200mm，进胶导流网20与树脂牵引层30之间间隔L1=10mm～200mm；树脂牵引层30为下列材料之一：

a、吸胶毡或透气毡；

b、聚四氟乙烯布；

c、树脂导流网；

（2）在组合后的纤维增强预成型体3外表面包裹微透气层4，微透气层4用密封腻子2粘贴在模板1上，微透气层4为下列材料之一：

a、单层或双层微透气聚四氟乙烯复合布；

b、单层或双层微透气聚四氟乙烯复合布采用密封腻子2粘贴在真空袋40上，并将真空袋40与聚四氟乙烯复合布重叠部位的真空袋挖除后形成的组合体；

（3）在微透气层4表面放置导气层6，在导气层6上设置真空管7，形成了零出胶真空辅助树脂渗透成型系统；

（4）将真空袋50包裹零出胶真空辅助树脂渗透成型系统，真空管7通过密封腻子2穿透真空袋50与真空源相连，密封腻子2将真空袋50粘贴在模板1上。