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复合材料成型工艺--真空导入工艺

1、真空导入工艺定义

真空导入工艺(VacuumInfusionProcess,VIP)是在模腔中铺放设计好的增强材料预成型体,利用真空体系将空气抽出,在模腔中形成负压,利用真空产生的压力把树脂通过预铺的管道压入纤维层中,树脂在流动充模的过程中完成对增强材料预成型体的浸润,并固化成型而得到复合材料构件的工艺方法。

2、真空导入工艺特点

2.1优点
1、更高质量制品:在真空环境下树脂浸润玻纤,与传统制造工艺相比,制品中的气泡极少。体系中不留有多余树脂,玻纤含量高,可达70%甚至更高,所得制品重量更轻,强度更高。
2、更少树脂损耗:用VIP工艺,树脂的用量可以精确预算,使得树脂的损耗达到最少,节约成本。
3、树脂分布均匀:真空压力在不同部位是一致的,因此树脂对玻纤的浸润速度和含量趋于一致,这对于重量要求稳定的FRP制件很关键。
4、生产过程挥发更少:生产过程不会造成树脂的泼洒或滴落现象,更不会有大量的气味出现。能提供干净、安全和友好的工作环境,保护操作者身心健康。
5、使用单面模具:仅用一面模具就可以得到两面光滑平整的制品,可以较好的控制产品的厚度,节约模具制造成本和时间。

2.2缺点
1、准备工序时间过长。如铺设导流介质、导流管和真空管,以及有效密封等。
2、产生较多的工艺废料。如真空袋膜、导流布、脱模布及导流管等不能重复使用。
3、中高温和加压固化技术难度大。

3、真空导入中的原材料

真空导入工艺中使用的原材料如图1所示,包括:①树脂、②增强料、③夹心材料、④脱模布、⑤导流网、⑥真空袋膜、⑦密封胶带、⑧定位喷胶、⑨螺线管、⑩导流管

3.1树脂
真空导入工艺对树脂粘度、凝胶时间、放热峰、浸润性等有特殊的要求,常用的树脂种类:环氧树脂、环氧乙烯基酯树脂、不饱和聚酯树脂。
树脂的技术要求包括:①低粘度,快速浸润增强材料。操作温度下混合料粘度:小于800mPa·s,实际上一般是100-400mPa·s;②适用期长(通常凝胶时间GT>1h),凝胶时间超过树脂灌注的时间,同时后固化速度要快(△t要短),能够快速脱模,提高生产效率;③放热峰要低,防止厚制件的烧白及模具的损伤;④力学性能优异,特别是强度和耐疲劳性能。
6163银河.net163.am公司适用于真空导入的树脂部分牌号以及应用如表1所示:

3.2增强材料
增强材料按材质分类:玻璃纤维、碳纤维等;按编织方法分类:单轴向布、多轴向布、立体织物、编织布等;
增强材料的技术要求:①满足制品的应用性能要求,尤其是力学性能要求,要通过材料设计选择合理的铺层结构。其次是耐腐蚀、耐湿、耐热、耐候等要求;②较好的渗透性和浸润性能;③便于裁剪,如缎纹布在裁剪时易于松散;④织物有较好的耐压缩性能,渗透率受外压影响小;⑤纤维由缝编线固定,耐冲刷性能极佳。尽可能选用厚织物,减少过多铺层引起的“涌浪”现象。⑥织物浆料和粘接剂要和所用树脂相匹配。

3.3夹心材料
一般常用的是木板、Balsa木、PVC泡沫、PUR泡沫、强芯毡等,依据制品的需要选用合适的夹心材料。

3.4脱模布
一般为高强度有示踪线的聚酯纤维平纹布,经去油和热定型处理。常用的材质是尼龙66,主要作用是使制品表面平整,提高胶接面胶接面的剪切力;要求结构致密,铺覆性好,与纤维铺层结合不紧密。同时对树脂的渗透性要好,不会影响树脂的固化性能。

3.5导流网
一般为聚乙烯编织网,有很好的立体结构;主要作用:在抽真空时使空气通过,在灌注时使树脂通过,加快树脂在纤维中的运行速度。流网要求具有一定的厚度,对树脂流动阻力小,铺覆性好。

3.6真空袋膜
一般材质为共聚物,有常温、中温、高温的三大类;主要是阻隔空气,防止在抽真空时空气进入纤维制品中。

3.7密封胶带
主要作用是粘接真空袋薄膜和模具,阻隔接触处外界空气和制品中空气的连通。

3.8定位喷胶
主要粘接增强材料、导流管、脱模布等材料,起到定位的效果。

3.9螺线管
一种螺旋状的聚酯管,主要作用是安放在制品的边缘,抽气时对制品边缘处的空气进行辅助传导,也可以用来导树脂。

3.10导流管
一种用于布置导流系统的管道,一般截面为Ω形,也可以使用螺线管代替。主要作用是导流系统的主管路,负责整个导流系统树脂主要的走向,它的布置方式决定导流系统的效率。

4、真空导入工艺步骤

真空导入工艺操作步骤为:

1、脱模剂喷刷
2、胶衣层的制作
3、铺设增强材料
4、铺放脱膜布
5、铺放导流网
6、铺放树脂导管并固定硅胶接嘴
7、铺放真空袋
8、连接并密封进树脂以及抽真空端的导流管
9、抽真空、检漏
10、注树脂、保压固化
11、去除辅助材料,脱模产品
12、产品后处理

作者:Darren

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