浅谈树脂基复合材料的成型工艺

陈　婷（陕西省理工学校,西安　710054）

浅谈树脂基复合材料的成型工艺

陈婷
（陕西省理工学校,西安710054）

摘要：树脂基复合材料作为新型复合材料得到了广泛的应用，在许多行业都发挥了重要的作用。树脂基复合材料的成型工艺日趋完善，各种新的成型方法不断出现，为树脂基复合材料的发展起到了积极的推动作用。本文对树脂基复合材料的成型工艺做了简单介绍，分别探讨了几种成型工艺，并分析了聚氨酯树脂基成型工艺的影响因素，以供大家参考。

关键词：树脂基复合材料；成型工艺；聚氨酯树脂基

材料是社会发展人类进步的物质基础，材料的革新将会推动产业进步，从而带动人类生活不断提高。由于具有比强度、耐疲劳、各向异性和可设计性等诸多优点，树脂基复合材料已经被广泛应用与多个行业，并成为衡量某些行业发展水平的指标之一。

1　树脂基复合材料成型工艺简要分析

树脂基复合材料成型工艺就是将增强材料在预定的方向上进行均与铺设，使其能够符合制品的表面质量、外部形状以及尺寸。同时还应尽量降低孔隙率，将制品中的气体彻底排净，确保制品性能不会受到较大影响。与此同时，在进行相关操作时，还应选择与制品生产相符合的制造工艺和生产设备，降低单件生产制品的生产成本，提高相关人员的操作便捷性以及身体健康。总的来说，树脂基复合材料的成型工艺可以分为三个阶段，第一个阶段就是原材料准备阶段，包括了树脂基材料、增强材料和成型模具；第二个阶段是准备阶段，包括了胶液配制、增强材料处理和模具准备；第三个阶段是成型工序阶段，包括了成型作业、固话和脱模三个步骤。

2　几种树脂基复合材料成型工艺分析

2.1拉挤成型工艺分析

复合材料拉挤成型工艺的研究开始于上世纪五十年代，到了六十年代中期，在实际生产中逐渐运用了拉挤成型工艺。经过将近十年的发展，拉挤技术又取得了重大研究进展，树脂胶液连续纤维束在湿润化状态下，通过牵引结构拉力，在成型模中成型，最后在固化设备中进行固化，常用的固化设备有固化模和固化炉。拉挤成型工艺的制品质量十分稳定，制造成本也很低；生产效率也很高能够进行批量化的生产。

2.2模压成型工艺分析

模压成型工艺是一种较为老旧的工艺，但是又充满不断创新的可能，具有良好的未来发展潜力。该种成型工艺主要是在金属模内加入预混料，再对金属模进行加热，同时对金属模进行加压，从而使金属模内的混合料成型。模压成型可以实现自动化生产，能够有效控制制品尺寸和精度，大幅降低生产成本。此外，模压成型的制品不需二次处理，表面十分光洁；生产效率很高，还可以用于成型结构比较复杂的制品。不仅如此，模压成型工艺能够有效避免基体试件分子取向，客观反映非晶态高聚物的性能。

2.3铺放成型工艺分析

自动窄带铺放成型技术和自动铺丝束成型技术统称为纤维铺放成型技术，是一种全新的自动化制造技术。铺放成型工艺的基础是缠绕和自动铺放技术。一般情况下，纤维铺放成型工艺是在带头铺设后按照预定的形状和位置对带有隔离衬纸的预浸带进行切割，之后再进行加热并按照设计方向进行压辊，对应的模具曲率半径变化率较小，曲率半径较大。通常情况下，铺带机的核心零部件就是铺带头，主要作用就是衬纸剥离、张力控制等。铺丝技术适用于曲率半径较小的制品生产，铺设时没有褶皱，不需额外处理操作。铺丝相对于铺带来说，成本较高，效率较低，在选用时需结合实际情况决定。

2.4RTM成型工艺分析

ResinTrаnsferMolding的简称就是RTM成型工艺技术，也就是通常所说的树脂基传递模塑技术，是一种不同于传统成型工艺的模压成型技术。该技术最初用于飞机雷达罩成型，经过多年发展，已经成功地用于生产制造各种纤维增强复合材料。在欧美地区，RTM复合材料成型工艺使用较为广泛，是一种较为热门的树脂基复合材料成型技术，也是具有未来发展潜力的一种成型工艺。RTM成型工艺主要是在闭合模具中注入树脂，再通过固化增强材料进而成型的一种工艺。一般来说，RTM技术主要具有以下几个显著特点：可以为构件双面提供十分光法的表面属性；可以制造出表面品质精良的复杂构件；便于计算机辅助设计；成型效率很高适合中等复合材料制品生产。

3　聚氨酯树脂基复合材料成型工艺影响因素分析

3.1材料拉伸强度受模压温度的影响

制品的力学性能受到模压温度的影响很大，在预成型完成后，基体树脂中包含的分子主要是聚氨基甲酸酯线型分子。在140摄氏度以下进行模压成型时，将会发生扩链反应，在基体树脂基中会产生氨基甲酸酯。在模压温度不断升高的情况下，氨基甲酸酯会和异腈酸酯基团产生化学反应出现脲基甲酸酯，对材料性能造成较大的影响。

3.2材料力学性能受模压压强的影响

制品的外观整体性会受到模压压强的影响，不同压强产生的影响结果存在较大差异。压强过低时，树脂流动会出现不均衡，气泡不能完全从树脂中排除。从而引起制品拉伸性能降低以及表面品质差等问题。如果压强过高，则可能出现脱模困难，在脱模过程中致使制品出现损伤。

3.3拉伸强度受模压时间和纤维含量的影响

材料力学性能还会和受到时间的影响，模压时间过长，会导致制品样片的规整度降低；如果模压时间不够，又会引起成型过程不到位，材料的力学性能不能达到要求。另一个方面，通过纤维含量实验得知：拉伸强度在纤维含量较低的时候，会随着纤维含量增加而降低；拉伸强度在纤维含量超过5%时，随着纤维含量增加而升高。

4　结束语

树脂基复合材料的成型工艺种类很多，不同工艺之间各有长短，在实际运用时需要根据实际情况选择经济合理的成型工艺。模压时间、压强、温度以及纤维含量等都会对树脂基复合材料的性能产生明显的影响，在实际工艺流程中需要进行严格控制。

参考文献：

[1]何亚飞,杨帆,刘文博等.树脂基复合材料成型工艺的发展[J].纤维复合材料,2011(06).

[2]乔东,胡红.树脂基基复合材料成型工艺研究进展[J].塑料工业,2008(36).

[3]叶长青,杨清芳.树脂基基复合材料成型工艺的发展[J].粘接,2009(05).

作者简介：陈婷（1980-），女，陕西西安人，本科，讲师。主要研究方向：材料科学工程。