适用于RFI工艺树脂膜的研究进展

王雪松，魏运召，孙鹏鹏，吴建伟

（黑龙江省科学院石油化学研究院，哈尔滨 150040）



适用于RFI工艺树脂膜的研究进展

王雪松，魏运召，孙鹏鹏，吴建伟

（黑龙江省科学院石油化学研究院，哈尔滨 150040）

树脂膜熔渗（RFI）工艺是目前综合性能最佳的复合材料成型工艺之一，在制造大型复合材料制件和复杂形状制件方面具有广泛应用前景。但RFI工艺对树脂膜的要求比较苛刻，从很大程度上限制其应用的推广。本文总结概括了适用于RFI工艺的树脂膜的研究进展，为研究人员提供参考。

树脂膜熔渗；树脂膜；RFI工艺

RFI工艺及RFI工艺用树脂膜的研究始于20世纪70年代，由美国国家航空航天局（NASA,National Aeronautics and Space Administration）率先提出［1］。RFI工艺是一种树脂膜熔渗和纤维预制体相结合的树脂浸渍技术，是目前综合性能最佳的复合材料成型工艺之一［2］。RFI工艺比RTM工艺的树脂膜反应体系的选择更广泛。因此，RFI工艺用树脂膜的研究具有一定意义。

1　适用于RFI工艺的树脂

RFI工艺要求树脂膜在室温环境中具有良好的成膜性且不沾手，树脂在工作温度下能够持续一段时间的低黏度，但黏度会随温度的升高而快速增长［3］。对树脂膜的苛刻要求，从很大程度上限制其发展。因此，对RFI用树脂的研究备受关注。

1.1环氧树脂

国外对RFI用树脂膜的研究较早，环氧树脂作为RFI用树脂已商品化。其中包括 Hexcel公司的HexPly@M36，是应用于航空工业领域的高性能基体树脂。Hexcel公司的M18，它是一种使用温度高达180℃，在低于150℃下的湿热环境条件下吸湿率低，机械性能优异，在150℃~160℃下黏度达到8.2~15 Pa·s，凝胶时间为70~85min。还有Advanced Composite Group公司的XHTM45［4］和ICI-Fiberite研制的977系列环氧树脂、Hercules的8551、8552环氧树脂以及Ciba-Geigy公司的R6376环氧树脂均为预浸料树脂改性而来［5］，NASA和波音公司使用Hexcel3501-6型预浸料环氧树脂体系制造的RFI用树脂膜也成功用作13m长的商用飞机机翼蒙皮［6］；Seaway公司采用Sprint树脂［2］膜材料，利用RFI工艺制件为欧洲造船商进行机动船体的设计、制作。

国内对RFI用树脂膜的研究起步较晚，尚处于实验室研究阶段，不能进行工业化生产。其中，西北工业大学陈立新等［7］采用双酚F型环氧树脂制备出RFI用树脂膜。天津工业大学张国利等［8］采用E51环氧树脂制备出RFI用树脂膜。近年来，随着研究人员对树脂膜研究的深入，RFI用环氧树脂制造的复合材料也逐渐被重视起来，其中天津工业大学张国利等［9］研制的GY6010型环氧树脂引入固化剂和促进剂制得的树脂膜，利用RFI工艺制造出复合材料用于民用客机尾翼T型板制件。陈蔚等［6，9］就RFI用5228A环氧树脂的制备对复合材料的影响及其在RFI工艺中的成型参数进行了研究，使得环氧树脂在RFI工艺中得到更广泛应用。由于环氧树脂种类繁多、应用面广、价格便宜等诸多优点，研究人员正致力于开发新型高性能环氧树脂作为RFI用树脂膜。

1.2不饱和聚酯树脂

不饱和聚酯树脂是热固性树脂中最常用的一种，具有品种多、适用广泛和价格便宜等特点，可以在室温下固化，常压下成型，工艺性能灵活，特别适合大型和现场制造玻璃钢制品。固化后树脂综合性能好，力学性能指标略低于环氧树脂，但优于酚醛树脂，同样适用于RFI工艺。Ciba-Geigy公司的LY556、Fibrebix914型不饱和聚酯树脂成功应用于RFI工艺中并已商品化。但不饱和聚酯树脂的耐热性差、力学性能等综合性能一般。因此，对新型不饱和聚酯树脂膜的研发迫在眉睫。

1.3双马来酰亚胺树脂

双马来酰亚胺(BMI)是由聚酰亚胺树脂体系派生的另一类树脂体系，可用与环氧树脂相同的方法加工成型，克服了环氧树脂耐热性相对较低的缺点，在RFI工艺中得到迅速发展。国外已经商品化的BMI树脂有日本 MURATA Machinery Ltd公司的 Cytec5250-4 -RTM［10］型BMI树脂，该树脂具有低熔融黏度（100m Pa·s），适宜制造纤维体积含量较高的RFI制件。

国内对BMI树脂膜也有研究。西北工业大学王东等［11］以丙烯基化合物改性BMI，酚酞聚芳醚砜（PES）增韧制得了满足RFI用高性能树脂膜。西北工业大学曹魏等［12］改性BMI 5405树脂得到RFI用5405A树脂膜。梁滨等［13］通过PES改性BMI树脂得到RFI用BMI树脂，并制成碳纤维/改性BMI复合材料。随着改性BMI适用于RFI工艺的文章逐渐被报道，改性BMI树脂应用于RFI工艺受到国内研究人员的重视。

1.4其他类型树脂

随着人们对RFI用树脂膜的研究工作逐步深入，研究人员也发现了其他类型可以用于RFI工艺的树脂膜。其中，氰酸酯树脂由于其优良的高温力学性能、耐热性能以及介电性能等特性受到了研究人员的重视。氰酸酯树脂的力学性能高于环氧树脂，与BMI树脂相当，韧性较好，但其模量稍低。另外，酚醛树脂体系也可以用于RFI工艺。赵慧欣等［14］研究了酚醛树脂体系应用于RFI的固化动力学，制备出了RFI用酚醛树脂体系。由此看来，新型高性能树脂的开发将成为研究人员下一步的工作。

2　结语

适合于RFI工艺用树脂膜的研究工作得到了国内外研究学者的广泛重视。其中，国外已将环氧树脂膜与RFI工艺相结合制备出的复合材料作为航空高性能基体材料被广泛应用。我国对于RFI树脂膜的研究工作起步较晚，但环氧树脂和双马来酰亚胺树脂应用于RFI工艺的研究工作被大量报道，进一步的研发工作仍在继续进行。同时，新一类的树脂正在被广大研究者所重视，酚醛树脂和氰酸酯树脂等的开发研究工作也在进行。总之，RFI用树脂膜的研究具有可预见性的发展前景，对复合材料成型工艺的发展具有一定意义。

［1］ 张国利.T型整体壁板制件RFI工艺［D］.天津：天津工业大学，2003.

［2］ 张秀艳，王志忠，王春雨.树脂膜渗透（RFI）成型工艺及其应用［J］.纤维复合材料，2004，21(2)：39-41.

［3］ 鞠苏，尹昌平，刘韵.等.RFI用环氧树脂膜的制备与应用研究［J］.材料开发与应用，2006，21(5)：1-3.

［4］ J PARK.MK Kang.A numerical simulation of the resin film infusion process［J］.Composites Structures，2003，(60)：432-437.

［5］ T Krusche.W Michaeli.Resin infusion technology for the autoclave process［J］. International SAMPE Symposium&Exhibition，1996，41(2)：1542-1550.

［6］ 陈蔚，成理，张晨乾，等.CCF300/5228A复合材料RFI工艺成型参数［J］.航天材料学报，2014，34(6)：54-61.

［7］陈立新，王亚洲，宋家乐，等.树脂膜熔渗（RFI）工艺用环氧树脂/DDS体系的研究［J］.材料工程，2007，(z1)：42-44.

［8］ 张国利，张鹏，李嘉禄，等.基于E51/BF3-400体系的RFI工艺用环氧树脂膜的制备与性能［J］.固体火箭技术，2009，32(4)：465-468.

［9］陈蔚，张晨乾，成理，等.RFI用5228A环氧树脂的制备及其对5228A/CFF300复合材料力学性能的影响［J］.玻璃钢/复合材料，2015，5(5)：38-41.

［10］H.Uchida.T.Yamamoto.H.Takashima.Development of low-cost,damage resistant composites using RFI processing［J］.SAMPE Journal，2001，7(6)：16-20.

［11］王东，梁国正.用于RFI工艺的高性能树脂膜的研究［J］.复合材料学报，2001，18(1)：38-41.

［12］曹魏，陈立新，梁滨，等.改性双马来酸酰亚胺树脂在RFI工艺中的应用［J］.航空材料学报，2009，29(2)：66-70.

［13］梁滨，陈立新，曹魏，等.碳纤维/改性双马来酰亚胺复合材料RFI成型工艺数值模拟［J］.复合材料学报，2011，28(6)：59-64.

［14］ 赵慧欣，陈立新，梁滨.RFI用酚醛树脂体系的固化动力学和TTT图［J］.宇航材料工艺，2011，5(5)：10-14.

Research Progress of Resin Film Applied to Resin Film Infiltration

WANG Xue-song,WEI Yun-zhao,SUN Peng-peng,WU Jian-wei
(Institute ofPetrochemistry,Heilongjiang Academy of Sciences,Harbin 150040,China)

Resin film infiltration（RFI）process is one of the best comprehensive properties forming process of composite materials at present.It has wide application prospect at the manufacturingoflarge composite material parts and complexshape parts.However the RFI process is strict in resin membrane,which has limited largely its application.The paper reviewed the research progress about the resin membrane applicable to the RFI process,in order toprovide reference for researchers.

Resin film infiltration;Resin film;RFI technology

TQ320.721

A

1674-8646（2016）01-0008-02

2015-12-08

王雪松（1986-），男，黑龙江哈尔滨人，硕士研究生，研实员，从事胶黏剂研制工作。