论文摘要
真空辅助成型工艺(VARTM—Vacuum Assisted Res in TransferMolding)是在树脂传递模塑工艺(RTM—Resin Transfer Molding)的基础上开发得到的一种先进的复合材料液体模塑技术。VARTM工艺具有产品质量好、产品性能受操作者影响小、产品重复性好和环保等优点,近年来的到了迅速的推广,具有广阔的应用领域。渗透率是描述织物或增强体对流体流动阻力的物理参数。精确描述树脂在增强体中的渗透特性,对工艺的模拟与监测以及优化模具设计中注入口和排气口位置、缩短制造周期、保证产品质量至关重要。玄武岩纤维复合材料是以天然玄武岩为原料,通过将其拉伸成纤维,并以此纤维为增强体制成的新型复合材料。玄武岩纤维在力学性能、耐高温性、化学稳定性、耐腐蚀性、导热性、绝缘性、抗摩擦性等许多技术指标方面优于玻璃纤维,因此,近来在复合材料领域备受关注。本文在VARTM工艺条件下,对玄武岩纤维增强体的渗透率进行了研究,得到了影响玄武岩增强体渗透率的因素,分析了注射压力、流体的种类和粘度、玄武岩增强体的织物结构和厚度以及两种不同结构的增强体叠合铺层等对渗透率的影响。对于优化VARTM生产工艺和改进VARTM产品质量具有一定的实际指导意义。VARTM技术有两个关键环节:树脂的充模与固化。其影响因素较多,可能给VARTM制品带来一系列的问题。目前消除制品缺陷的最实际有效的方法是在充模前和充模时采用传感器探测可能存在的缺陷并采取相应的措施排除。本文研究开发了液体模塑成型工艺在线监测装置,对VARTM工艺中的树脂注射过程进行了在线监测。通过充模过程中树脂流动前锋的监测与增强体渗透率测定的对比,对该装置进行了验证,证明了监测装置的准确性。在此基础上,运用该监测装置监测了复合材料的加工注塑的实际情况。该装置能够较好地实现VARTM工艺加工过程的实时监控,为更好地分析VARTM工艺特性,优化工艺过程提供了有效的方法。最后,论文利用VARTM工艺制备了玄武岩平纹布复合材料、玄武岩短切毡复合材料、玄武岩多轴向复合材料,并进行了部分性能测试,为开发应用VARTM工艺制备的玄武岩纤维复合材料提供了重要的参考价值。