[发明专利]一种超长开放期的复合材料液态成型方法

说明书

本发明属于连续纤维增强树脂基复合材料成型工艺技术，涉及一种超长工艺开放期的复合材料液态成型工艺方法。本发明是将树脂体系中反应组分之一预先附载在纤维预制体上，然后将树脂及其他组分在非反应条件下流动注塑充模，在确保充模成功后，再改变条件来引发反应组分固化反应。相对“原位”树脂传递模塑技术里充模和固化反应同步进行，在充模过程中树脂粘度随时间逐步增加的特点，本发明在工艺上是“离位”的，树脂充模和固化反应相分离，两个过程互不干扰，互不影响。此技术中的液态成型树脂原则上没有储存期限制，也没有工艺开放期的时间限制，尤其适应于复杂制件织物高体份含量、长注塑期的加工成型。

技术领域

本发明属于连续纤维增强树脂基复合材料成型工艺技术，涉及一种超长工艺开放期的复合材料液态成型工艺方法。

背景技术

在连续纤维增强树脂基复合材料的成型加工领域，液态成型(Liquid Molding)被国内外公认为是一类先进的低成本制造技术，也是近年来快速发展的一种高效率复合材料成型技术。液态成型技术主要包括真空树脂吸铸成型(Vacuum Assistant ResinInfusion,VARI)和树脂传递模塑(Resin Transfer Molding，RTM)成型两大类，其共同优点是能够在较低的压力下制造高体积含量的大型复杂构件，并保持较高的结构设计效率，从而节省制造成本并提高生产效率。用液态成型方法制造的复合材料制件的重量可以覆盖1公斤以下至千公斤以上如风力叶片等，应用面非常广泛，具有很大的商业市场。

在传统的复合材料液态成型工艺中，对制品质量和成本起控制作用的最重要材料因素是树脂的粘度及其开放期，众所周知，树脂的粘度是时间和温度的函数，它直接影响树脂的流动和对纤维的浸润。特别是大型复合材料制件的液态成型需要很长的注塑时间以及长程的树脂流动，而由于树脂的反应活性导致树脂随时间和温度的增粘将不可避免地引起浸润困难和“干斑”等质量缺陷，严重影响了液态成行复合材料制件的质量和成本，因此，如何保持液态树脂注塑条件下长时间的低粘度成为液态成型技术的一个工艺关键。

另一方面，液态成型高性能复合材料的力学性能来自于高体积分数的连续纤维预制体。纤维体积分数越高，其液态成型复合材料的力学性能越高，但液态成行的工艺难度也就越大，因此，如何在保证高纤维体积分数的前提下制造低孔隙率等缺陷的复合材料制件成为液态成型技术的另一个限制条件。

此外，双组分液态成型树脂一旦混合，其适用期一般很短，冷冻储存的费用较高，这也是这种树脂的一个缺点。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的不足提供一种复合材料液态成型工艺新技术，其特点是超长注塑开放期，对于高纤维体积分数复合材料制件而言的易操作、质量易控制和低成本。

本发明的技术解决方案是，将与树脂反应的固体固化剂或者促进剂预先负载在纤维预制体上，将固体固化剂或者促进剂与含有定型剂的溶剂配置成溶液，溶液浓度为2～40％，溶剂采用酮类、醇类、脂类、呋喃类溶剂，然后将溶液用喷洒、浸渍、流态化床沉积或定形喷涂方法负载在连续纤维织物上，固体的负载量为3～50g/m²，保证树脂在充模过程中能够浸润浸透纤维；然后，将树脂与配方设计给出的的组份混合均匀并在各组份不发生反应的注胶温度下注塑充模，充模完成后，升高至负载在纤维预制体上的固化剂或者促进剂在树脂中的溶解温度，促使负载在织物上的反应组分在树脂中溶解扩散，最后将温度调至配方体系反应温度，完成树脂固化。

树脂采用环氧树脂、乙烯基树脂或双马树脂热固性树脂基体，其中环氧树脂为E51、双酚F环氧树脂、脂环族邻苯二甲酸缩水甘油酯、四氢邻苯二甲酸缩水甘油酯、六氢邻苯二甲酸甘油酯、二缩水甘油醚中的一种或两种，双马树脂采用二烯丙基双酚A，N，N'--间亚苯基双马来酰亚胺单体组分。