CN110027226B - 一种用于制备增强复合材料的p-rtm成型工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于制备增强复合材料的P‑RTM成型工艺，步骤为：(1)打开模具，涂抹脱模剂，铺放增强材料，模具上设有供弹性密封圈嵌入的密封槽，沿供弹性密封圈嵌入的密封槽的深度方向，弹性密封圈的高度为两半模具上密封槽的深度之和的1.5～3.5倍；(2)放置弹性密封圈后闭模；(3)将树脂注射进模具型腔内后抽真空；(4)预热模具到70～120℃后保温10～30min；(5)对模具采用升温和加压的方式进行固化；(6)冷却至室温，脱模。本发明的一种用于制备增强复合材料的P‑RTM成型工艺，有效降低了复合材料的孔隙率，提高了纤维体积含量，极大地提升了增强复合材料的力学性能，有着极好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于复合材料技术领域，涉及一种用于制备增强复合材料的P-RTM成型工艺。
背景技术
在石油化工、机械制造等领域，复杂结构部件的轻量化成为近年来研究的重点。增强复合材料具有高比强度、高模量、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、设计性好和可大面积整体成型的特点。因此，增强复合材料替代金属材料是实现零部件轻量化的有效途径，其得到越来越广泛的关注。
树脂传递模塑技术(Resin Transfer Molding，RTM)是典型的非热压罐低成本材料制备技术，其主要优点是能够制造高精度的复杂构型零件，并保持较高的结构设计效率。RTM成型工艺是液态、具有反应活性的低黏度树脂在闭合模具里流动并排除气体，同时浸润浸渍干态纤维，在完成浸润浸渍后，树脂在模具内通过加热引发交联反应完成固化得到成型的制品的过程。RTM成型过程可以分解为包含流动、浸润、渗透、充模等物理过程和液态树脂转变为固体材料的化学反应过程。现有技术中生产复合增强材料制品多采用该种工艺，但是采用该工艺注塑时上模与下模之间形成的密闭型腔的体积完全固定，不能后期通过施加外加压力来改变复合增强材料的体积含量，从而导致制得的复合增强材料的孔隙率大，力学性能难以进一步提高。
因此，研究一种能制备低孔隙率的高性能增强复合材料的成型工艺极具现实意义。
发明内容
本发明的目的是为了上述现有技术中存在的问题，提供一种能制备低孔隙率的高性能增强复合材料的P-RTM成型工艺。
为了达到上述目的，采用的技术手段为：
一种用于制备增强复合材料的P-RTM成型工艺，先在模具型腔中铺放增强材料后闭模，闭模时在两半模具之间预留一定的可压缩的空间，再向模具型腔内注满树脂后固化和脱模，固化即对模具进行加热和加压，加热的温度大于树脂的熔点，加压的压力大于可压缩的空间变形所需的最小的压力。
RTM成型工艺是指预先在模具的型腔中放置好预铺料、增强材料等，闭模后，在一定压力下从设置于适当位置的注胶孔将配制好的一定温度的树脂混合物注入到模具型腔中使之浸透预铺料，然后固化、脱模而取得制品的一种成型工艺；
本发明相当于RTM成型工艺的改进工艺，改进之处主要在于闭模时在两半模具之间预留一定的可压缩的空间，固化时除了对模具进行加热还进行加压，由于两半模具之间有一定的可压缩的空间，闭模开始时两片模具之间不会接触，保有一定的间隙，灌注完成后，对模具进行加压，两模具之间的可压缩的空间会发生形变，导致整个模具的型腔体积减小，压力增大，进而导致复合材料内的空隙被压缩，而且通过加压会使一部分多余的树脂被挤出，从而减小复合材料的孔隙率以及提高复合材料的纤维体积含量，最终能较大幅度地提高复合材料的力学性能；
本发明的P-RTM成型工艺相对于RTM成型工艺可提高纤维含量和树脂对预成型体的渗透率，改善制品质量，现有技术中常用的成型工艺还有模压成型工艺，即先将粉状、粒状或纤维状的塑料放入成型温度下的模具型腔中，然后闭模加压而使其成型并固化的作业，本发明的P-RTM成型工艺相对于模压成型工艺可降低原材料成本，提高生产效率。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种用于制备增强复合材料的P-RTM成型工艺，预留一定的可压缩的空间是通过在两半模具之间增设弹性密封圈实现的，两半模具上设有供弹性密封圈嵌入的密封槽，沿密封槽的深度方向，弹性密封圈的高度为两半模具上密封槽的深度之和的1.5倍以上。一些RTM成型工艺中也会使用弹性密封圈，只是RTM成型工艺中沿供弹性密封圈嵌入的密封槽的深度方向，弹性密封圈的高度略微大于两半模具上密封槽的深度之和且固化仅采用升温的方式，当闭模时，弹性密封圈密封圈略有变形，但是上下模具完全贴合，模具之间的型腔尺寸完全固定，弹性密封圈主要起到的作用是在模腔边缘控制树脂溢流；本发明P-RTM成型工艺中沿供弹性密封圈嵌入的密封槽的深度方向，弹性密封圈的高度为两半模具上密封槽的深度之和的1.5倍以上且固化采用升温和加压的方式，当闭模时，两片模具之间不会接触，保有一定的间隙，灌注完成后，对模具进行加压，两模具之间的弹性密封圈会发生形变，导致整个模具的型腔体积减小，压力增大，进而导致复合材料内的空隙被压缩，而且通过加压会使一部分多余的树脂被挤出，从而减小复合材料的孔隙率以及提高复合材料的纤维体积含量，最终能较大幅度地提高复合材料的力学性能。
如上所述的一种用于制备增强复合材料的P-RTM成型工艺，弹性密封圈的材质为丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、硅橡胶、氟素橡胶、氟硅橡胶、三元乙丙橡胶、丁基橡胶、丙烯酸酯橡胶、天然橡胶或聚氨酯橡胶，弹性密封圈的材质包括但不限于此，选取标准为具有较好韧性与弹性，即只要受压可变形且释放压力可恢复原形状的都可作为本发明中弹性密封圈的材质。
如上所述的一种用于制备增强复合材料的P-RTM成型工艺，弹性密封圈的横截面为圆形，直径为7～12mm，弹性密封圈的高度为两半模具上密封槽的深度之和的1.5～3.5倍，当弹性密封圈的高度为两半模具上密封槽的深度之和的3.5倍以上时，效果变化不明显，因而考虑节省材料，将倍数的最大值设置为3.5。
如上所述的一种用于制备增强复合材料的P-RTM成型工艺，两半模具的形状和尺寸相同，内部都设有型腔；
模具及型腔都为立方体，模具的长度为150～1500mm，宽度为150～1500mm，高度为50～200mm，型腔的长度为90～1000mm，宽度为90～1000mm，高度为20～100mm；本发明的型腔和模具的尺寸包括但不限于此，可根据实际需要适应性调整；
型腔的开口为矩形a，型腔的开口所在的模具的表面为矩形b，矩形a和矩形b的中心重合，二者之间设有矩形c，矩形c和矩形a的中心重合，矩形c对边之间的距离为100～1300mm；
密封槽的横截面为半圆形，直径为2～8mm，本发明的密封槽尺寸小于弹性密封圈，受到压力时，弹性密封圈变形，既能起到密封的作用，又能起到减小复合材料的孔隙率以及提高复合材料的纤维体积含量的作用；
各横截面最低点的连线构成类矩形c，类矩形c与矩形c的区别在于相邻两边之间的夹角为圆角。
如上所述的一种用于制备增强复合材料的P-RTM成型工艺，具体步骤如下：
(1)打开模具，涂抹脱模剂，铺放增强材料；
(2)放置弹性密封圈后闭模；
(3)将树脂注射进模具型腔内，通过抽真空控制模具型腔真空度不低于-0.85MPa，直至整个模腔被树脂充满并压实；
(4)预热模具到70～120℃后保温10～30min，使树脂由粘流态向凝胶态固化的过程中充分浸润增强材料；
(5)对模具施加较小的A MPa的压力后，保温保压5min后卸压，目的是排除型腔和预成型体中，尤其是纤维束中的气体，同时提高了树脂在纤维束间的微观流动速度，有利于纤维的完全浸润，减少制品缺陷，再升温至130～180℃，并对模具施加较大的B MPa的压力后，保温保压30～60min后卸压，A为0.5～1.5，B为1.5～2.5，A<B，目的是降低制品内应力，减小翘曲变形，保证复合材料性能的稳定，施加不同的压力是为了在模压的过程中，使复合材料内部的气体完全排尽，该步能够使树脂材料固化反应定型；
(6)冷却至室温，脱模。
如上所述的一种用于制备增强复合材料的P-RTM成型工艺，所述增强材料为碳纤维布、玻璃纤维、玄武岩纤维或芳纶纤维。本发明的增强材料种类包括但不限于此，此处仅举例一些目前常见的增强材料，其他适用于上述模塑成型工艺的增强材料均适用于本发明。
如上所述的一种用于制备增强复合材料的P-RTM成型工艺，所述碳纤维布为T300级或T700级的碳纤维布。本发明选用的碳纤维布在降低生产成本的同时还能提高最终制品的力学性能，本发明对碳纤维布的保护范围并不限于此，其它能达到上述目的的碳纤维布均适用于本发明。
如上所述的一种用于制备增强复合材料的P-RTM成型工艺，所述树脂在20～50℃的温度条件下黏度较低，为0.1～1Pa·s，在此黏度范围下，树脂的浸润性较好，所述树脂为环氧树脂、不饱和聚酯树脂或酚醛树脂，低黏度树脂对增强材料的浸润性较好，可减少成型过程中气泡的形成。
如上所述的一种用于制备增强复合材料的P-RTM成型工艺，所述注射采用低压注射技术，压力不大于0.8MPa，树脂流速为1～5mL/s。该低压注射的目的是防止造成纤维冲刷，提高纤维的预浸效果。
如上所述的一种用于制备增强复合材料的P-RTM成型工艺，最终制得的增强复合材料的孔隙率为0.3～2.5％，纤维体积含量为40～90％，拉伸强度为800～1400MPa，弯曲强度为700～1300MPa，层间剪切强度为45～80MPa；相同工艺参数条件下，采用RTM成型工艺制得的增强复合材料的孔隙率为3％～4％，纤维体积含量小于56％；对比可以看出，本发明通过对RTM成型工艺进行改进，将增强复合材料的孔隙率降低了1％～2％，提高了纤维体积含量，极大地提升了增强复合材料的力学性能。
有益效果
(1)本发明的一种用于制备增强复合材料的P-RTM成型工艺，可以得到高生产效率、高性能且低成本的碳纤维增强复合材料，可以实现碳纤维增强复合材料在汽车轻量化方面的广泛应用；
(2)本发明的一种用于制备增强复合材料的P-RTM成型工艺，有效降低了复合材料的孔隙率，提高了纤维体积含量，极大地提升了增强复合材料的力学性能。
附图说明
图1为本发明P-RTM成型模具合模注射时的示意图；
图2为本发明对P-RTM成型模具加压过程示意图；
其中，1-上半模具，2-下半模具，3-弹性密封圈，4-注射管，5-型腔。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
一种P-RTM成型模具，如图1所示，主要由上半模具1、下半模具2、弹性密封圈3和注塑管4组成，两半模具的形状和尺寸相同，内部都设有型腔5，型腔5用于放置增强材料和供树脂注入；
模具及型腔都为立方体，模具的长度为150～1500mm，宽度为150～1500mm，高度为50～200mm，型腔的长度为90～1000mm，宽度为90～1000mm，高度为20～100mm；
型腔的开口为矩形a，型腔的开口所在的模具的表面为矩形b，矩形a和矩形b的中心重合，二者之间设有矩形c，矩形c和矩形a的中心重合，矩形c对边之间的距离为100～1300mm；
密封槽的横截面为半圆形，用于供弹性密封圈3嵌入，直径为2～8mm，各横截面最低点的连线构成类矩形c，类矩形c与矩形c的区别在于相邻两边之间的夹角为圆角，沿供弹性密封圈嵌入的密封槽的深度方向，弹性密封圈的高度为两半模具上密封槽的深度之和的1.5～3.5倍，弹性密封圈的材质为丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、硅橡胶、氟素橡胶、氟硅橡胶、三元乙丙橡胶、丁基橡胶、丙烯酸酯橡胶、天然橡胶或聚氨酯橡胶，弹性密封圈的横截面为圆形，直径为7～12mm。
实施例1
采用上述P-RTM成型模具制备增强复合材料的P-RTM成型工艺，具体步骤如下：
(1)打开模具，涂抹脱模剂，铺放T700级的碳纤维布，其中，弹性密封圈的材质为丁腈橡胶，高度为两半模具上密封槽的深度之和的1.5倍，横截面为圆形，圆形的直径为7mm，密封槽的横截面为半圆形，直径为4.6mm；
(2)放置弹性密封圈后闭模；
(3)将环氧树脂注射进模具型腔内，通过抽真空控制模具型腔真空度为0.85MPa，直至整个模腔被环氧树脂充满并压实，其中注射采用低压注射技术，压力为0.8MPa，环氧树脂流速为1mL/s；
(4)预热模具到70℃后保温30min；
(5)对模具施加0.5MPa的压力后，保温保压5min后卸压，再升温至130℃，并对模具施加1.5MPa的压力后，保温保压60min后卸压；
(6)冷却至室温，脱模。
最终制得的增强复合材料的孔隙率为2.5％，纤维体积含量为60％，拉伸强度为950MPa，弯曲强度为900MPa，层间剪切强度为45MPa。
对比例1
一种增强复合材料的成型方法，与实施例1基本相同，不同之处在于，步骤(5)中仅升温至130℃，不对模具施加压力。最终制得的增强复合材料的孔隙率为4.2％，纤维体积含量为52％，拉伸强度为820MPa，弯曲强度为730MPa，层间剪切强度为35MPa。将对比例1与实施例1对比可以看出，本发明通过将固化方式由升温改为升温和加压，显著降低了复合材料的孔隙率以及纤维体积含量，提高了复合材料的力学性能
对比例2
一种增强复合材料的成型方法，与实施例1基本相同，不同之处在于，采用的弹性密封圈的高度为两半模具上密封槽的深度之和1.2倍。最终制得的增强复合材料的孔隙率为4.5％，纤维体积含量为55％，拉伸强度为790MPa，弯曲强度为680MPa，层间剪切强度为30MPa。将对比例2与实施例1对比可以看出，弹性密封圈的高度不宜过小，否则不利于保留后期模压所需要的间隙，达不到好的效果，造成复合材料的孔隙率和纤维体积含量较大，进而导致复合材料的力学性能较差。
将实施例1分别与对比例1和对比例2相对比可以看出，本发明通过对RTM成型工艺的弹性密封圈的尺寸和固化方式进行改进，降低了增强复合材料的孔隙率，提高了纤维体积含量，极大地提升了增强复合材料的力学性能。
实施例2
采用上述P-RTM成型模具制备增强复合材料的P-RTM成型工艺，具体步骤如下：
(1)打开模具，涂抹脱模剂，铺放T700级的碳纤维布，其中，弹性密封圈的材质为氢化丁腈橡胶，高度为两半模具上密封槽的深度之和的1.8倍，横截面为圆形，圆形的直径为7mm，密封槽的横截面为半圆形，直径为3.9mm；
(2)放置弹性密封圈后闭模；
(3)将环氧树脂注射进模具型腔内，通过抽真空控制模具型腔真空度为-0.85MPa，直至整个模腔被环氧树脂充满并压实，其中注射采用低压注射技术，压力为0.7MPa，环氧树脂流速为1.5mL/s；
(4)预热模具到80℃后保温30min；
(5)对模具施加0.8MPa的压力后，保温保压5min后卸压，再升温至140℃，并对模具施加2.0MPa的压力后，保温保压35min后卸压；
(6)冷却至室温，脱模。
最终制得的增强复合材料的孔隙率为2.2％，纤维体积含量为65％，拉伸强度为1000MPa，弯曲强度为950MPa，层间剪切强度为50MPa。
实施例3
采用上述P-RTM成型模具制备增强复合材料的P-RTM成型工艺，具体步骤如下：
(1)打开模具，涂抹脱模剂，铺放T300级的碳纤维布，其中，弹性密封圈的材质为硅橡胶，高度为两半模具上密封槽的深度之和的1.8倍，横截面为圆形，圆形的直径为9mm，密封槽的横截面为半圆形，直径为5mm；
(2)放置弹性密封圈后闭模；
(3)将环氧树脂注射进模具型腔内，通过抽真空控制模具型腔真空度为-0.8MPa，直至整个模腔被环氧树脂充满并压实，其中注射采用低压注射技术，压力为0.6MPa，环氧树脂流速为2mL/s；
(4)预热模具到90℃后保温30min；
(5)对模具施加0.5MPa的压力后，保温保压5min后卸压，再升温至150℃，并对模具施加1.5MPa的压力后，保温保压60min后卸压；
(6)冷却至室温，脱模。
最终制得的增强复合材料的孔隙率为2.5％，纤维体积含量为60％，拉伸强度为950MPa，弯曲强度为900MPa，层间剪切强度为45MPa。
实施例4
采用上述P-RTM成型模具制备增强复合材料的P-RTM成型工艺，具体步骤如下：
(1)打开模具，涂抹脱模剂，铺放玄武岩纤维，其中，弹性密封圈的材质为氟素橡胶，高度为两半模具上密封槽的深度之和的1.5倍，横截面为圆形，圆形的直径为12mm，密封槽的横截面为半圆形，直径为8mm；
(2)放置弹性密封圈后闭模；
(3)将不饱和聚酯树脂注射进模具型腔内，通过抽真空控制模具型腔真空度为-0.85MPa，直至整个模腔被不饱和聚酯树脂充满并压实，其中注射采用低压注射技术，压力为0.8MPa，不饱和聚酯树脂流速为1mL/s；
(4)预热模具到70℃后保温30min；
(5)对模具施加0.5MPa的压力后，保温保压5min后卸压，再升温至130℃，并对模具施加1.5MPa的压力后，保温保压60min后卸压；
(6)冷却至室温，脱模。
最终制得的增强复合材料的孔隙率为0.3％，纤维体积含量为90％，拉伸强度为1400MPa，弯曲强度为1200MPa，层间剪切强度为80MPa。
实施例5
采用上述P-RTM成型模具制备增强复合材料的P-RTM成型工艺，具体步骤如下：
(1)打开模具，涂抹脱模剂，铺放玻璃纤维，其中，弹性密封圈的材质为氟硅橡胶，高度为两半模具上密封槽的深度之和的3.5倍，横截面为圆形，圆形的直径为7mm，密封槽的横截面为半圆形，直径为2mm；
(2)放置弹性密封圈后闭模；
(3)将酚醛树脂注射进模具型腔内，通过抽真空控制模具型腔真空度为-0.8MPa，直至整个模腔被酚醛树脂充满并压实，其中注射采用低压注射技术，压力为0.7MPa，酚醛树脂流速为5mL/s；
(4)预热模具到120℃后保温10min；
(5)对模具施加1.5MPa的压力后，保温保压5min后卸压，再升温至180℃，并对模具施加2.5MPa的压力后，保温保压30min后卸压；
(6)冷却至室温，脱模。
最终制得的增强复合材料的孔隙率为2.5％，纤维体积含量为40％，拉伸强度为800MPa，弯曲强度为700MPa，层间剪切强度为50MPa。
实施例6
采用上述P-RTM成型模具制备增强复合材料的P-RTM成型工艺，具体步骤如下：
(1)打开模具，涂抹脱模剂，铺放芳纶纤维，其中，弹性密封圈的材质为三元乙丙橡胶，高度为两半模具上密封槽的深度之和的1.8倍，横截面为圆形，圆形的直径为7mm，密封槽的横截面为半圆形，直径为3.9mm；
(2)放置弹性密封圈后闭模；
(3)将酚醛树脂注射进模具型腔内，通过抽真空控制模具型腔真空度为-0.85MPa，直至整个模腔被酚醛树脂充满并压实，其中注射采用低压注射技术，压力为0.8MPa，酚醛树脂流速为2.5mL/s；
(4)预热模具到90℃后保温20min；
(5)对模具施加0.8MPa的压力后，保温保压5min后卸压，再升温至150℃，并对模具施加2.0MPa的压力后，保温保压40min后卸压；
(6)冷却至室温，脱模。
最终制得的增强复合材料的孔隙率为0.5％，纤维体积含量为80％，拉伸强度为1200MPa，弯曲强度为1300MPa，层间剪切强度为70MPa。
实施例7
采用上述P-RTM成型模具制备增强复合材料的P-RTM成型工艺，具体步骤如下：
(1)打开模具，涂抹脱模剂，铺放T700级的碳纤维布，其中，弹性密封圈的材质为丁基橡胶，高度为两半模具上密封槽的深度之和的2.5倍，横截面为圆形，圆形的直径为10mm，密封槽的横截面为半圆形，直径为4mm；
(2)放置弹性密封圈后闭模；
(3)将酚醛树脂注射进模具型腔内，通过抽真空控制模具型腔真空度为-0.85MPa，直至整个模腔被酚醛树脂充满并压实，其中注射采用低压注射技术，压力为0.8MPa，酚醛树脂流速为3mL/s；
(4)预热模具到100℃后保温20min；
(5)对模具施加1.2MPa的压力后，保温保压5min后卸压，再升温至160℃，并对模具施加2.5MPa的压力后，保温保压50min后卸压；
(6)冷却至室温，脱模。
最终制得的增强复合材料的孔隙率为1.0％，纤维体积含量为70％，拉伸强度为1000MPa，弯曲强度为900MPa，层间剪切强度为60MPa。
实施例8
采用上述P-RTM成型模具制备增强复合材料的P-RTM成型工艺，具体步骤如下：
(1)打开模具，涂抹脱模剂，铺放T700级的碳纤维布，其中，弹性密封圈的材质为丙烯酸酯橡胶，高度为两半模具上密封槽的深度之和的2.5倍，横截面为圆形，圆形的直径为10mm，密封槽的横截面为半圆形，直径为4mm；
(2)放置弹性密封圈后闭模；
(3)将酚醛树脂注射进模具型腔内，通过抽真空控制模具型腔真空度为-0.85MPa，直至整个模腔被酚醛树脂充满并压实，其中注射采用低压注射技术，压力为0.8MPa，酚醛树脂流速为3mL/s；
(4)预热模具到100℃后保温20min；
(5)对模具施加0.5MPa的压力后，保温保压5min后卸压，再升温至150℃，并对模具施加1.0MPa的压力后，保温保压30min后卸压；
(6)冷却至室温，脱模。
最终制得的增强复合材料的孔隙率为1.5％，纤维体积含量为50％，拉伸强度为900MPa，弯曲强度为800MPa，层间剪切强度为45MPa。
实施例9
采用上述P-RTM成型模具制备增强复合材料的P-RTM成型工艺，具体步骤如下：
(1)打开模具，涂抹脱模剂，铺放T300级的碳纤维布，其中，弹性密封圈的材质为天然橡胶，高度为两半模具上密封槽的深度之和的2.5倍，横截面为圆形，圆形的直径为10mm，密封槽的横截面为半圆形，直径为4mm；
(2)放置弹性密封圈后闭模；
(3)将环氧树脂注射进模具型腔内，通过抽真空控制模具型腔真空度为-0.85MPa，直至整个模腔被环氧树脂充满并压实，其中注射采用低压注射技术，压力为0.8MPa，环氧树脂流速为3mL/s；
(4)预热模具到120℃后保温10min；
(5)对模具施加1.5MPa的压力后，保温保压5min后卸压，再升温至180℃，并对模具施加2.0MPa的压力后，保温保压60min后卸压；
(6)冷却至室温，脱模。
最终制得的增强复合材料的孔隙率为2.0％，纤维体积含量为45％，拉伸强度为900MPa，弯曲强度为750MPa，层间剪切强度为50MPa。
实施例10
采用上述P-RTM成型模具制备增强复合材料的P-RTM成型工艺，具体步骤如下：
(1)打开模具，涂抹脱模剂，铺放玻璃纤维，其中，弹性密封圈的材质为聚氨酯橡胶，高度为两半模具上密封槽的深度之和的1.5倍，横截面为圆形，圆形的直径为12mm，密封槽的横截面为半圆形，直径为8mm；
(2)放置弹性密封圈后闭模；
(3)将环氧树脂注射进模具型腔内，通过抽真空控制模具型腔真空度为-0.85MPa，直至整个模腔被环氧树脂充满并压实，其中注射采用低压注射技术，压力为0.8MPa，环氧树脂流速为3mL/s；
(4)预热模具到100℃后保温20min；
(5)对模具施加1.5MPa的压力后，保温保压5min后卸压，再升温至130℃，并对模具施加2.5MPa的压力后，保温保压30min后卸压；
(6)冷却至室温，脱模。
最终制得的增强复合材料的孔隙率为2.2％，纤维体积含量为40％，拉伸强度为800MPa，弯曲强度为800MPa，层间剪切强度为45MPa。
Claims (8)
1.一种用于制备增强复合材料的P-RTM成型工艺，其特征是：先在模具型腔中铺放增强材料后闭模，闭模时在两半模具之间预留一定的可压缩的空间，再向模具型腔内注满树脂后固化和脱模，固化即对模具进行加热和加压，加热的温度大于树脂的熔点，加压的压力大于可压缩的空间变形所需的最小的压力；
预留一定的可压缩的空间是通过在两半模具之间增设弹性密封圈实现的，两半模具上设有供弹性密封圈嵌入的密封槽，沿密封槽的深度方向，弹性密封圈的高度为两半模具上密封槽的深度之和的1.5倍以上；
具体步骤如下：
(1)打开模具，涂抹脱模剂，铺放增强材料；
(2)放置弹性密封圈后闭模；
(3)将树脂注射进模具型腔内，通过抽真空控制模具型腔真空度不低于-0.85MPa，直至整个模腔被树脂充满并压实；所述树脂为环氧树脂、不饱和聚酯树脂或酚醛树脂；
(4)预热模具到70～120℃后保温10～30min；
(5)对模具施加A MPa的压力后，保温保压5min后卸压，再升温至130～180℃，并对模具施加B MPa的压力后，保温保压30～60min后卸压，A为0.5～1.5，B为1.5～2.5，A<B；
(6)冷却至室温，脱模。
2.根据权利要求1所述的一种用于制备增强复合材料的P-RTM成型工艺，其特征在于，弹性密封圈的材质为丁腈橡胶、硅橡胶、氟素橡胶、氟硅橡胶、三元乙丙橡胶、丁基橡胶、丙烯酸酯橡胶、天然橡胶或聚氨酯橡胶。
3.根据权利要求2所述的一种用于制备增强复合材料的P-RTM成型工艺，其特征在于，弹性密封圈的横截面为圆形，直径为7～12mm，弹性密封圈的高度为两半模具上密封槽的深度之和的1.5～3.5倍。
4.根据权利要求3所述的一种用于制备增强复合材料的P-RTM成型工艺，其特征在于，两半模具的形状和尺寸相同，内部都设有型腔；
模具及型腔都为立方体，模具的长度为150～1500mm，宽度为150～1500mm，高度为50～200mm，型腔的长度为90～1000mm，宽度为90～1000mm，高度为20～100mm；
型腔的开口为矩形a，型腔的开口所在的模具的表面为矩形b，矩形a和矩形b的中心重合，二者之间设有矩形c，矩形c和矩形a的中心重合，矩形c对边之间的距离为100～1300mm；
密封槽的横截面为半圆形，直径为2～8mm，各横截面最低点的连线构成类矩形c，类矩形c与矩形c的区别在于相邻两边之间的夹角为圆角。
5.根据权利要求1所述的一种用于制备增强复合材料的P-RTM成型工艺，其特征在于，所述增强材料为碳纤维布、玻璃纤维、玄武岩纤维或芳纶纤维。
6.根据权利要求5所述的一种用于制备增强复合材料的P-RTM成型工艺，其特征在于，所述碳纤维布为T300级或T700级的碳纤维布。
7.根据权利要求1所述的一种用于制备增强复合材料的P-RTM成型工艺，其特征在于，所述注射采用低压注射技术，压力不大于0.8MPa，树脂流速为1～5mL/s。
8.根据权利要求1所述的一种用于制备增强复合材料的P-RTM成型工艺，其特征在于，最终制得的增强复合材料的孔隙率为0.3～2.5％，纤维体积含量为40～90％，拉伸强度为800～1400MPa，弯曲强度为700～1300MPa，层间剪切强度为45～80MPa。
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