一种采用压树脂囊法制作纤维增强复合材料制品的方法技术

本发明专利技术提供一种采用压树脂囊法制作纤维增强复合材料制品的方法，包括手糊FRP法、真空导流法、RTM法、轻质RTM法。无需设置导流通道器件的同时能够快速注入制品成型所需树脂，充型完全；由于可形变软质膜在压力差的作用下可向硬质模侧移动进行压实，使得纤维增强材料更加致密，提高了制品的纤维含量，可实现纤维含量的最大化，有利于质量与成本的控制。本发明专利技术中由于采用树脂囊来形成一个树脂导流通道，无需额外设置导流器件，降低了制品的制造成本，且绿色环保。

【技术实现步骤摘要】
一种采用压树脂囊法制作纤维增强复合材料制品的方法
本专利技术涉及一种纤维增强复合材料制品制作方法，特别涉及一种采用压树脂囊法制作纤维增强复合材料制品的方法。
技术介绍
玻璃纤维（英文原名为：glassfiber或fiberglass）是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，具有绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高的优点。随着市场经济的迅速发展，玻璃纤维逐渐成为建筑、交通、电子、电气、化工、冶金、环境保护、国防等行业必不可少的原材料。玻璃纤维通常用作复合材料中的增强材料，在采用玻璃纤维制作复合材料制品时，其原理是：玻璃纤维增强材料在模具内被树脂充分浸渍，排除气泡，然后树脂在常温或加温下固化，脱模后即成为复合材料制品。目前公知的采用玻璃纤维制作复合材料制品工艺主要包括手糊FRP法、真空导流法、RTM法、轻质RTM法，具体如下：手糊法：利用人工将树脂与纤维增强材料进行浸渍、排气，其工作效率低、污染大，工作环境较差。真空导流法：其模具包括硬模以及覆盖在硬模上的密封薄膜（即软模），并在密封薄膜下布置导流通道；利用负压和导流通道配合注入树脂，并由负压使得密封薄膜下压实现充型、浸渍，其缺点在于：（1）需布置导流通道，成本较高；（2）树脂的注入与后续完全充型、浸渍的压力差均由抽真空实现，其相对压力差有上限限制；（3）模具内腔抽真空状态下易造成树脂内部分组分的挥发，进而影响玻璃纤维复合材料的品质与性能。RTM法：其模具采用双硬模结构，利用正压将树脂注入模腔内，并实现充型、浸渍，其相较真空导流法无需配置导流通道，且相对压力差可轻松超过一个标准大气压，无太大的上限限制，但也存在一定的缺点：（1）正压注入树脂，在充型时易造成短路，其即使保压状态下，也可能无法完全排除模具内的气体，造成充型不彻底；（2）纤维含量低。轻质RTM法：其模具采用硬模以及覆盖在硬模上的半硬质膜（即软模），其在模具的外围设置树脂导流流道，并通过对模具的中心进行抽真空的方式注入树脂，通过压力差的方式将半硬质膜下压实现充型、浸渍；其也存在一定的不足：（1）树脂导流流道设置在模具外围，流道内的树脂会在制品固化成形时也固化，造成该部分资源的浪费，增加了成本。因此，研发一种充型完全、效率高且成本低的纤维增强复合材料制品制作方法。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种采用压树脂囊法制作纤维增强复合材料制品的方法，无需设置导流通道器件的同时能够快速注入制品成型所需树脂，充型完全。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：一种采用压树脂囊法制作纤维增强复合材料制品的方法，其创新点在于所述步骤为：步骤S1模具准备工序：模具包括硬质模和可形变软质膜，由硬质模与可形变软质膜组合构成制品的制品型腔，模具具有至少一个位于低位的注入口和至少一高于注入口的排出口；将纤维增强材料置于模具的制品型腔内，并通过外力将可形变软质膜压向硬质模使得纤维增强材料压紧在硬质模内；步骤S2树脂灌注工序：将树脂以灌注压力从模具注入口注进，此过程中，树脂不断填充靠近注入口侧的纤维增强材料缝隙，开始充型和浸渍，同时可形变软质膜逐步向外侧撑开鼓起形成容纳部分树脂的注入口侧树脂囊；形成注入口侧树脂囊后继续注入树脂，树脂同时通过注入口侧树脂囊形成的导流通道以及注入口侧的纤维增强材料缝隙进入排出口侧的纤维增强材料缝隙继续进行充型和浸渍，树脂囊不断的向排出口侧延伸；其中，灌注压力为P充，模具可形变软质膜侧外界压力为P外，模具排出口压力为P排，本步骤中，树脂充分填充、浸渍到纤维增强材料各缝隙中的浸渍压力为P浸，且P浸=P充≥P外≥P排，步骤S3压囊浸渍工序：关闭注入口停止注入树脂，在外界压力P外作用下模具的可形变软质膜压向纤维增强材料，实现压囊浸渍，本步骤中，树脂充分填充、浸渍到纤维增强材料各缝隙中的浸渍压力为P浸，P浸=P外。优选的，所述步骤S2中，可形变软质膜为密封薄膜。优选的，上述步骤S2和S3可根据需要重复多次，且交替进行，直至树脂溢出排出口完成完全浸渍。优选的，所述步骤S2中，可通过同时调整灌注压力和排出口压力，使得树脂填充入纤维增强材料缝隙中的速度低于树脂充型速度。本专利技术的优点在于：（1）本专利技术的压树脂囊法是一种基础工艺，其采用灌注压力将树脂从模具注入口直接注入制品型腔，在可形变软质膜两侧的压力差作用下，树脂在流动过程中可撑开当前位置的可形变软质膜，使得可形变软质膜鼓起形成容纳树脂的树脂囊；树脂囊结构形成一个树脂导流通道，便于树脂由树脂囊所在位置流向对应处的纤维增强材料空隙内；进而使得树脂可通过纤维增强材料缝隙-纤维增强材料缝隙以及树脂囊-纤维增强材料缝隙双通道充型、浸渍，最终将树脂均匀分散至制品型腔的各个角落，实现完全充型、浸渍，充型效果好，速度快。（2）本专利技术的方法中，由于可形变软质膜在压力差的作用下可向硬质模侧移动进行压实，使得纤维增强材料更加致密，提高了制品的纤维含量，可实现纤维含量的最大化，有利于质量与成本的控制。（3）本专利技术中由于采用树脂囊来形成一个树脂导流通道，无需额外设置导流器件，降低了制品的制造成本，且绿色环保。附图说明图1为本专利技术第一实施例产品结构示意图。图2为本专利技术第一实施例初始状态示意图。图3为本专利技术第一实施例贴模状态示意图。图4~5为本专利技术第一实施例树脂灌注工序各阶段示意图。图6为本专利技术第一实施例压囊浸渍工序示意图。图7为本专利技术第二实施例产品结构示意图。图8为本专利技术第二实施例初始状态示意图。图9为本专利技术第二实施例贴模状态示意图。图10~12为本专利技术第二实施例树脂灌注工序各阶段示意图。图13为本专利技术第二实施例压囊浸渍工序示意图。具体实施方式实施例1本实施例中，如图1所示，制品1为半椭球形壳体，长度1.5米，中部最大宽度0.6米，最大深度0.6米，纤维增强复合材料制品厚度4mm，其纤维增强材料铺层由表及里依次为胶衣层11+900克/平方米复合毡4层12；树脂体系为不饱和聚酯树脂及其固化剂。具体工艺步骤为：模具准备工序：模具包括硬质模21和可形变软质膜22，由硬质模与可形变软质膜组合构成制品的制品型腔，本实施例中可形变软质膜采用公知的真空袋密封薄膜。在模具的底端最低点处设置树脂注入口a，在模具距注入口最远两端的高点处各设置三个排出口b。如图2所示，将纤维增强材料铺层置于模具内，其中胶衣层紧贴硬质模内表面，复合毡位于可形变软质膜侧；然后将模具置于压力罐3中，模具的两排出口通过排气管连通至压力罐3外的大气中。如图3所示，调整压力罐的压力为0.2MPa，此时模具可形变软质膜侧的外界压力P外即为压力罐压力0.2MPa，可形变软质膜在外侧压力作用下压实玻璃纤维材料铺层实现贴模。树脂灌注工序：如图4所示，将树脂通过注入口注入模具内，灌注压力初始设为0.2MPa，树脂不断填充注入口附近的纤维增强材料缝隙中；树脂开始注入后逐渐将灌注压力升至0.3MPa，由于此过程的灌注压力P充大于P外，且控制树脂填充入纤维增强材料缝隙中的速度低于充型速度，可形变软质膜逐步向外侧撑开鼓起形成容纳部分树脂的注入口侧树脂囊4。若当灌注压力无法形成树脂囊，可通过不断的调整灌注压力来实现，因为在使用模具时，注入口的截面积一定，因此灌注压力的变化必然会改变充型速度，通过灌注压力的调整来实现对于生产过程更加容易本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用压树脂囊法制作纤维增强复合材料制品的方法，其特征在于所述步骤为：步骤S1 模具准备工序：模具包括硬质模和可形变软质膜，由硬质模与可形变软质膜组合构成制品的制品型腔，模具具有至少一个位于低位的注入口和至少一高于注入口的排出口；将纤维增强材料置于模具的制品型腔内，并通过外力将可形变软质膜压向硬质模使得纤维增强材料压紧在硬质模内；步骤S2 树脂灌注工序：将树脂以灌注压力从模具注入口注进，此过程中，树脂不断填充靠近注入口侧的纤维增强材料缝隙，开始充型和浸渍，同时可形变软质膜逐步向外侧撑开鼓起形成容纳部分树脂的注入口侧树脂囊；形成注入口侧树脂囊后继续注入树脂，树脂同时通过注入口侧树脂囊形成的导流通道以及注入口侧的纤维增强材料缝隙进入排出口侧的纤维增强材料缝隙继续进行充型和浸渍，树脂囊不断的向排出口侧延伸；其中，灌注压力为P充，模具可形变软质膜侧外界压力为P外，模具排出口压力为P排，本步骤中，树脂充分填充、浸渍到纤维增强材料各缝隙中的浸渍压力为P浸，且P浸=P充≥P外≥P排，步骤S3 压囊浸渍工序：关闭注入口停止注入树脂，在外界压力P外作用下模具的可形变软质膜压向纤维增强材料，实现压囊浸渍，本步骤中，树脂充分填充、浸渍到纤维增强材料各缝隙中的浸渍压力为P浸，P浸=P外。...

【技术特征摘要】
1.一种采用压树脂囊法制作纤维增强复合材料制品的方法，其特征在于，步骤为：步骤S1模具准备工序：模具包括硬质模和可形变软质膜，由硬质模与可形变软质膜组合构成制品的制品型腔，模具具有至少一个位于低位的注入口和至少一高于注入口的排出口；将纤维增强材料置于模具的制品型腔内，并通过外力将可形变软质膜压向硬质模使得纤维增强材料压紧在硬质模内；步骤S2树脂灌注工序：将树脂以灌注压力从模具注入口注进，此过程中，树脂不断填充靠近注入口侧的纤维增强材料缝隙，开始充型和浸渍，同时可形变软质膜逐步向外侧撑开鼓起形成容纳部分树脂的注入口侧树脂囊；形成注入口侧树脂囊后继续注入树脂，树脂同时通过注入口侧树脂囊形成的导流通道以及注入口侧的纤维增强材料缝隙进入排出口侧的纤维增强材料缝隙继续进行充型和浸渍，树脂囊不断的向排出口侧延伸；其中，灌注压力为P充，模具可形变软质膜侧外界压力为P外，模具...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾清波，崔伯军，沈达泉，钱国祥，
申请(专利权)人：江苏九鼎新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32