《纺织复合材料成型过程中树脂的流动分析.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《纺织复合材料成型过程中树脂的流动分析.pdf(4页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、第2 8 卷第9 期 2 0 0 7 年9 月 纺织学报 J o u l a l o fT e x t i l eR e s e a r c h V 0 1 2 8N 0 9 S e D2 0 0 7 文章编号:0 2 5 3 9 7 2 “2 0 0 7 ) 0 9 一0 0 6 l 一0 4 纺织复合材料成型过程中树脂的流动分析 徐国平,韩建 ( 浙江理工大学先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室,浙江杭州3 1 0 0 1 8 ) 摘要选用标准大小的立体结构玻纤织物和平纹玻纤织物作预制件,在窒温条件下,用m ( 8 5 4 标准型乙烯基酯 树脂) :m ( M E K P 催化剂) :m
2、 ( c o b a l t 固化剂) = 1 0 0 :1 5 :2 的混合物作渗透用树脂,采用真空辅助树脂渗透成型工艺 制成纺织结构复台材料,并用数码摄像记录整个过程。对该工艺条件下树脂基体的流速进行分析,结果表明,虽然 其在不同预制件及同一预制件的不同位置的流速不同,但位移与时间曲线符合对数关系,速度与位移曲线和速度 与时间曲线符台指数函数关系。 关键词纺织复合材料;真空灌注成型工艺;树脂基体;流速 中圈分类号:T s l 0 1 8 文献标识码:A F l o wr a t ea n a l y s i sd u r i n gt e 】【I j l ec o m p o s i t
3、e sm 粕u f a c t u r i n g X UG u 叩i n g ,H A NJ i “ ( 研如6 0 r 咖,y 。,A d m 眦耐z h t 如枷把砌如帆d 胁n 啦c “昭死如,L 0 z o 彰,施n 曲y 矿胁西n z 埘如增i 一 沁H 咖,胍g 一妇) ,z E 陋愕3 1 0 0 1 8 ,吼f 船) A b s 虹丑c tT h i sp a p e rs e l e c t e ds t a n d a r ds i z e 3 Dw o v e nf a b 五c 肌d 矗v e 1 a v e rp l a i nf d b 五cw h i c hw
4、e r eb o t h 珊a d eb yg l a s s6 b e ra sm a k d a l 8f o p r e f a b d c a t i o n U n d e rt h er 。o mt e m p e r a L u r et h ec o m p o s i t ep a n e l sw e r e m 蚰u f a c t u r e db yt h ev A R I ( v a c u u ma s s i s t e dr e s i ni n f u s i o n ) t e c h n i q u ew i t l ls t a n d a r d8
5、5 4v i y l e s t e rr e s i n : a c t i v a l o r ( M E K P ) :c o n d e n 8 砒e ( c o b a l c ) a tam a s sr a l i o0 f 1 0 0 :l5 :2 T h ew h o l eD m c e s s0 f t h er e s i ni n f u 8 i o n w a sr e c o r d e d b yad 神a lv i d e oc 锄e r a n en o wm t eo ft h er e s i nd u d “gt 1 1 i sp r o c e s
6、sw a sa n a 】y z e d 1 1 1 er e s u l t s s h o w st h a tt h et i I n e d i s p l a c e l e n tc u r v ec o I l f o 衄st 0l o g a d t h r l l i cf u n c t i o n a 1 1 dv e l o c i y d i s p l a c e m e n t 卸d v e l o c i y 一廿m e ,t oe l p o n e n t i a lf u n c d o n ,a l t h o u g ht h en o wr a t
7、ev a d e sw i t hp e d b 珊e ra n dd i f f e r si nd i f f e 陀n t p o s i t i o n s0 ft h ep e d b 珊e r K e yw o r d s t e x t i l ec o r n p o s i t e s ;v a c u u m 越s i s t e dr e s i ni n f u s i o n ( V A R I ) ;m a l 五x ;n o wm t e 复合材料成型技术是复合材料工业发展的基础 和条件。现有的成型技术已有2 0 多种,主要有手糊 成型、喷射成趔、树脂传递模塑成型
8、( R T M ,r e s i n t m n s f e r m 0 1 d i n g ) 、模压成型、注射成型、真空灌注成 型、高压釜成型、纤维缠绕法成型、拉挤成型、离心铸 型法等方法“。2o 。其中,真空辅助成型工艺是在 R T M 工艺”“1 基础上发展起来的一种新型复合材料 成型技术,该技术属于高性能低成本制造技术,工艺 方法灵活,能够一次成型带有夹芯、加筋的大型结构 件。真空灌注成型工艺是利用抽真空的方法将低黏 度树脂注入闭合模型中,树脂流动、浸润已合理铺放 好或预成型的增强材料,并固化成型。对于该技术 的研究主要集中在复合材料力学性能等方面睁”3 。 本文将研究在真空灌注成型
9、工艺条件下树脂基体在 不同纺织结构预制件中的流动情况。 1 实验部分 1 1 材料 选用面密度比较接近,但组织结构差异较大的 2 种织物作为实验材料。立体结构玻纤织物,组织 结构为3 D 正交结构,经密3 6 根,c m ,纬密7 2 根c m , 经纬原料线密度均为18 6 0t e x ,织物面密度为 2 1 3 0g ,m 2 ,试样尺寸4 0c m 4 0c m ;平纹玻纤织物, 收稿日期:2 0 0 6 1 2 2 2修回日期:2 0 0 7 0 6 一1 0 作者简介:徐国平( 1 9 6 4 一) ,男,高级实验师。研究方向为纺织工程技术、纺织复合材料。E - m a i l :
10、x u g u o p j r 蝴 】2 6 c o m 。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 纺织学报 第2 8 卷 组织结构为平纹,经密1 8 根,c m ,纬密1 4 根,c m ,经 纬原料线密度均为18 6 0t e x ,织物面密度为 5 9 5g m 2 ,5 屡叠加后面J 密度为29 7 5g ,m 2 ,试样尺寸 4 0c m 4 0c m 。 1 2 真空灌注成型工艺 1 2 1 原材料准备与裁样 5 0c m 5 0c m 钢化
11、玻璃板;4 2c m 4 2c m 脱模 布;4 lc m 4 1c m 导流布;4 5c m 导流管和5 0c m 导流 带;2 根1 0 0c m 塑料管分别作为进料管、出料管; 5 6c m 5 6c m 尼龙薄膜( 真空膜) 等。 1 2 2 模型制作 真窄灌注工艺的主要要求为:具有合理的进料 管、流道、出料管、密封件,以保证树脂流满整个模腔 而不溢出,树脂制品里元气泡、无缺陷;模腔内密封 性能好,模内树脂渗损率1 ;模腔内空间均匀,确 保设计制品的厚度5 。制备流程:在完全干燥的 钢化玻璃板止中央铺放脱模布并固定四角_ 在脱 模布上面铺放裁好的预制件一在预制件上铺l 层 脱模布一在脱
12、模布上面放置导流布一,将进料、出 料、导流管分别放在合适的位置后固定一覆盖真 空膜后用密封泥密封。 制作环境:温度不低于2 0 ,相对湿度5 0 ,工 作压力1 0 0k P a o “。模型用真空膜密封,脱模布为一 层易剥离的低孔隙率的介质,导流布为高渗透率的 介质,导流管分布在导流布的上面。树脂通过进料 管进入整个体系,通过导流管引导树脂流动的主方 向,导流布使树脂分布到铺层的每个角落“1 。 1 2 3 树脂基体 树脂基体材料采用8 5 4 标准型乙烯基酯树脂, 加人催化剂M E K P 和同化剂c o b a l t ,三者质量比为 1 0 0 :1 5 :2 ,2 0 气时树脂黏度为
13、0 3 5P a s 左右。调 配后静止到无气泡的时间为9 嘶n ,树脂胶凝时间为 1 0 4m j n 。 1 3 实验过程记录 用真空泵抽负压,树脂基体流人预制件中,同时 开启摄像设备,对树脂摹体从进口到出口的整个过 程进行拍摄。 2 结果与分析 2 1 灌注过程中树脂流速测试 根据所拍摄的成型过程,研究树脂基体在预制 件中模腔内的流动情况。以模型左边、中间、右边3 条直线为标准,即流速测定位置线左、流速测定位置 线中、流速测定位置线右,如| 壹= i1 所示。分析树脂基 体在3 条流速线上的流动情况,分别记录它们在一 定时间( 3 0s ) 所流过的距离,然后根据所得数据,分 别得出立体
14、结构玻纤织物和5 层玻纤织物在3 条流 速测定位置线七树脂基体流动的位移与时问曲线, 见幽2 ,、 f 树脂进r , 罔1 灌注过程流程分析不意罔 F 培1 s c h e m en f1 n “i o “p r o c e 8 8 时间b a ) 立体结构玻纤织物 时间s ( b ) 5 层玻纤织物 图2 立体结构玻纤织物和5 层玻纤 织物灌注位移与时间曲线 F 培2D i 叩l a c e m e n t t l m e so f3 一D 删e n c o m p o s h e g ( a ) a n d6 v e l a y e 。P l a i nf a b c s ( b ) 2
15、2 织物中基体位移与时间和速度关系 赢体结构玻纤织物和5 层玻纤织物中左、中、右位 置相对应的基体位移与时间曲线的对数回归方程式分 别为:立体玻纤织物左侧位置s = 】1 2 6 1 l n ( # ) + 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 第9 期徐国平等:纺织复合材料成型过程中树脂的流动分析 4 2 7 06 ,月2 = O 9 7 85 ;中间位置s = 1 0 7 9 7l ( ) + 54 8 32 ,群= O 9 7 45 ;右侧位置s
16、= 1 2 5 9l n ( f ) + 1 3 3 78 ,R 2 = o 9 8 3 。5 层玻纤织物左侧位置5 = 1 18 2 4l n ( 0 6 2 2 29 ,月2 = 0 9 5 86 ;中问位置s = 1 0 7 5 8l n ( f ) 一3 6 9 05 ,R 2 = 0 9 3 46 ;右侧位置s = 1 2 3 3 3 l n ( t ) 一8 ,9 5 49 ,= O9 5 26 。 根据拍摄资料,按照图l 所示流速测定位置线, 分别记录它们流过一定距离( 2 0m m ) 所需的时问, 得m 树脂基体在立体结构玻纤织物和5 层玻纤织物 不同位置上的流动速度与位移曲
17、线,见图3 。 e 呈 越 捌 e 旦 蘧 稍 拉移H 啊 a ) 立体结构玻纤织物 位移 n m ( b ) 5 属玻纤织物 图3 立体结构玻纤织物和5 层 玻纤织物灌注速度与位移曲线 F i g3V e l o c 时一d 如p I 虻e m e 眦日0 f3 D 唧e n c o m p t e s ( a ) a n d6 v e 1 8 y e rp l a i nf a b n c s ( b ) 立体结构玻纤织物和5 层玻纤织物中左、中、右 位置相对应的基体灌注速度与位移曲线的指数回归 方程分别为:立体玻纤织物左侧位置,= o 0 0 21 + o 0 4 53 e 加咖“,R
18、2 = 0 8 8 19 ;中间位置口= O 1 0 71 e 。0 1 8 6 “,R 2 = o 9 l o3 ;右侧位置F = O 0 0 39 + 0 0 3 4 e “,R 2 = 0 9 1 81 。5 层玻纤织物左侧位置 “ = 0 0 0 17 + O 0 1 56e “月2 = 0 9 5 99 ;中间位 置“ = 00 4 73e 刈眦“,R 2 = 0 9 2 26 ;右侧位置F = O 0 0 02 + O 0 0 87 e 枷咖“R 2 = 0 9 3 47 。 从图2 、3 得出,开始阶段,模型中间部分树脂流 动特别快,而两端流动相对较慢,经过2 4 0s 左右(
19、见 图2 ) ,相对右端来说,左端流速明显提高主要由于 抽气口在左r 角,真空泵不断地对模腔施加负压力, 造成树脂在靠近这一端流速相对较快。树脂基体流 过位移2 6 0m m 左右( 见罔3 ) ,各部分流速趋于一致, 基本相等。虽然平纹玻纤织物面密度比立体结构玻 纤织物的高,但树脂在立体结构玻纤织物中的流速 比平纹玻纤织物中的流速快( 见图4 ) ,这是因为5 层叠加后的平纹织物比屯体结构玻纤织物的厚度 小,织物更密实。 o g 蟛 艚 阿4 织物复台板中问忙置灌沣速度与位移曲线 F l g4V e 【o c i t y d l s p l a e n t e so f p o s l t
20、e sl n m l d d l ep o s l n o n 从得到的l 旦I 归方程式及群值可以看出,速度 与位移曲线_ 【旦l 归方程式的相关系数都在0 9 1 左右; 忻位移与时| 日J 曲线回归方程式的相关系数均高达 0 ,9 8 左右,相关系数接近1 ,因此,用对数和指数函 数来拟合是较好的0 2 。 2 3 立体玻纤织物中基体流速与时间关系 对立体结构玻纤织物复合板灌注情况进行分 析,可以依次得到关于左、中、右流速测定位置线的 速度与时间方程:左侧位置口= O0 0 21 + 0 0 5 01 e 刈咖轨;中间位置口= 0 1 2 9 e - 0 2 “;右侧位置”= o 0 0
21、 39 + o 3 7 43 e “。由此得出,立体结构玻纤 织物复合板灌注速度与时I 司曲线符合指数规律,如 图5 所示。 图5 立体结构玻纤织物复台板灌注速度与时间曲线 F 培5V e l o c i 母一d m e c so f3 - D c o m p o s i t e HkE菌硝 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 6 4 纺织学报 3 结语 树脂基体在纺织结构预制件的复合材料真空灌 注过程中,虽然在不同预制件及同一预制件的不同 位置的流速
22、不同,但位移与时间曲线符合对数函数 规律,速度与位移和速度与时间蛆线符合指数函数 规律。 参考文献: 1 沃丁柱,李顺林王兴业,等复合材料大全 M 北 京:化学工业出版社2 0 0 0 :2 4 4 3 5 7 2 P 唧a BRsu q u i dc o 。叩i 也m o J d i “g M s 1 :H a n s e r c a r d n e rP I l b l i c “o n s ,2 0 0 0 :8 5 1 3 0 3 H o e b e r g e nJA ,H o l m b e r gV a c u u 皿I n f u s l 仰A s MH a n d b o o
23、 k M u s A :A s MI n t e r n a 6 0 n 甜M a k d a l sP a r k ,2 0 0 l :5 0 1 5 1 5 4 王源,姜从典R T M 工艺成形三维复合材料树脂体系 的研究 J 材料工程,1 9 9 6 ( 3 ) :2 0 2 2 5 6 7 g 9 1 0 1 2 第2 8 卷 申小宏组合式3 D 机织结构设计及其复合材料性能 研究 D 杭州:浙扛理工大学,2 0 0 4 祝成炎,申小宏,李艳清,等组合式3 D 机织增强复 合材料树脂渗透性 J 纺织学报,2 0 0 5 ,2 6 ( 4 ) :2 l 一 2 3 李传胜,周利峰张锦南真
24、空灌注成型工艺及其影响 因素的探讨 J 玻璃钢,2 0 0 4 ( 4 ) :7 一1 0 B WD ,Va 了】H 8 r p tECFC ,L 曲。r d u 8M V 们u 啪 i 嘶e c t i 叩m o l l l d i I 唱f o r1 8 r g e 咖c t 叮d 印p l i c a d o n s J C o m D o s i t e s :P nA 2 0 0 3 ,3 4 :5 5 1 5 5 8 H i m n l e lN ,B a c hC C ”l i cf a t i g I l eb e h a v i o ro fc a r b D n 丘b e
25、。 r c i r l f m e dv i n e s t e r 瑚i nc o m p o s i k s 哪n 山c t u m d b yR T M a n dV A R I J I n 鼢m d o n dJ o u m mo fF “列e ,2 0 0 6 ,2 8 : 1 2 6 3 1 2 6 9 I u 锄gG ,S u nHXE 舱c 0 fw B t e r 曲8 0 r p 6 0 no nt 1 1 e T r I e c 岫i c 丑lP 。叩。n i e so f g l a B 8 ,p 胡y e s k rc o m p i t e s J M 抽ka 1 1 dD e B i g n 2 晰,2 8 :1 6 4 7 一1 6 5 0 邓杰高性能复合材料树脂传递膜技术( R T M ) 研 究 J 纤维复合材料,2 0 0 5 ( 3 ) :5 0 一5 3 朱勇华,邰淑彩,孙韫玉应用数理统计 M 武汉: 武汉水利电力大学出版社2 0 0 0 :1 5 1 2 0 9 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark
链接地址:https://www.31doc.com/p-3722602.html