树脂膜熔渗工艺浸渍过程的模拟与分析

针对树脂膜熔渗(RFI)成型工艺过程中充模阶段树脂在预制件中的流动行为进行分析,根据牛顿流体在多孔介质中的渗流理论,在Darcy定律基础上使用有限元控制体技术建立二维等温流动控制方程,再对试验件进行几何建模和网格剖分,使用C++语言编写模拟成型工艺中树脂流动过程的程序。由计算实例可见,该方法能够很好地预测树脂浸渍过程中浸渍时间与预浸高度的关系,并确定流动前沿及模腔中的压力的变化规律。     

Analysis of Transversal Permeability for Different Types of Glass Fiber Reinforcement

In some of the new processes to produce elements in composite materials, the innovation is due to the fact that the resin flow is perpendicular to the plane of the reinforcement during the impregnation.So a very important parameter is the transversal permeability of the reinforcing materials used in these processes. In fact for a high value of this parameter it is possible to increase the product quality and to reduce the process time.In this work, using Darcy's law and a particular permeameter, the transversal permeability of preforms constituted by fabric and mat layers of fiber glass has been valued for different injection pressures. In particular, the permeability of two types of preform, consisting respectively of only mat layers and of only fabric layers, have been determined by tests and calculated by Kozeny–Carman equation. The research has been also focalised on the evaluation of the permeability of preforms constituted by a mix of the two different types of reinforcement. Furthermore an analytical model has been studied to calculate the permeability of preforms consisting of layers of different reinforcement types, starting from the permeability data characterizing the single reinforcement type and determined by the tests or by Kozeny–Carman equation.     

RFI成型工艺的数值模拟研究进展

综述了树脂膜熔渗(RFI)成型工艺数值模拟所依赖的数学模型以及核心算法的研究进展,着重总结了树脂的流动、抑制孔隙产生、热传递以及固化动力学等方面数学模型的研究进展.对这些模型的研究有利于更加深入地理解成型工艺中复杂的物理和化学变化,通过数值模拟可以预测工艺参数,从而优化整个工艺过程、缩短研发周期.     

丙烯酸系高吸水性树脂多孔结构的形成和控制

采用反相悬浮聚合法制备多孔AA-AANa-AM共聚物微球。经FT-IR、SEM、EDS等手段对微球组成、结构与微区进行分析,认为:通过对AA-AANa-AM共聚物组成的设计,可有效控制高吸水性树脂(SAR)微球的成孔情况;随PAM含量增多,微球内孔数增加,孔径略有增加,当AM与AA比值为1/2时,所制得SAR微球的成孔情况最佳;微球所形成的多孔结构均为连通开孔结构。探索微球成孔机理,认为树脂组成上的差异和外界的诱导作用是孔洞形成的原因。经检测,微球吸水倍率为1150 g/g,吸100倍水最快只需15 s。     

Exothermic Temperature History in the Processing of Resin Infused Composite Structural Components

Resin Infusion Processes such as SCRIMP, VA-RTM, and variations thereof, are increasingly being considered for the fabrication of large structural components such as bridge decks and ship hulls wherein preform elements consist not only of varying fabric architectures but also include foam cores. Based on the method of infusion – high permeability distribution media or resin channels/microgrooves, flow through the preform can be tailored to be either 1-D, 2-D, 3-D or a combination thereof. This paper emphasizes the effect of exothermic temperature history on flow & cure phenomena, and mechanical properties of a series of structural elements ranging from a flat plate to a typical truss-core type structure. The effect of geometry and flow on exothermic characteristics is experimentally monitored, and results correlated to provide guidance in the further use of the process. Critical areas lacking in detailed understanding are identified and a set of preforming and process induced defects that cause changes in thermal history are described.     

树脂基复合材料关键制造技术的研究进展与制约因素分析

详细介绍了树脂基复合材料的关键制造技术——成型工艺技术、固化工艺技术及连接工艺技术的特点、适用范围、国内外研究进展及我国与国外的差距,重点分析了我国树脂基复合材料发展的主要制约因素,并提出了促进复合材料产业快速发展的研究建议。     

硼酚醛-环氧树脂体系固化过程分析

采用Friedman法求解了硼酚醛-环氧树脂体系的固化反应动力学参数及固化机理模型,预测了170℃硼酚醛-环氧树脂体系的等温固化曲线,确定了此体系的等温理论转化率与时间的关系,得到不同时间的理论转化率。并且采用170℃的电热鼓风干燥箱对此体系做等温固化试验,取不同固化时间的试样,用差示扫描量热仪测得树脂的实验转化率,并且与理论值进行比较。结果表明,硼酚醛-环氧树脂体系的固化反应模型属于An型,固化反应机制函数为[-ln(1-α)]1.39=1.80×10-4t,在低固化阶段,理论转化率与实验转化率相接近,但随着固化程度的增加,理论值明显高于试验值。     

用于CIRTM工艺的环氧树脂酚醛树脂的固化工艺研究

采用动态差示扫描量热(DSC)法,研究了用于CIRTM工艺的E-44/GA327(DDM改性芳胺)环氧体系和苯并噁嗪酚醛树脂的固化过程,以及升温速率对固化体系DSC曲线的影响,并采用最佳固化温度外推法确定了两种树脂的最佳共固化制度。结果表明,苯并噁嗪固化反应表观活化能Ea为70.35kJ/mol,表观指前因子A为1.27×107s-1,反应级数n为0.897;E-44/GA327体系固化反应表观活化能Ea为44.04kJ/mol,表观指前因子A为1.78×104s-1,反应级数n为0.884。两种树脂的最佳共固化制度为140℃/240min+180℃/240min,按所确定的共注射树脂的固化工艺制备了浇铸体,苯并噁嗪和E-44/GA327的固化度分别达到了96.7%和98.3%,固化物力学性能良好,验证了固化工艺的合理性。     

烯丙基COPNA-BMI树脂的流变特性

研究了一种可用于固体润滑的烯丙基COPNA-BMI树脂的流变特性。在黏度实验和差热分析(DSC)实验基础上,并根据双阿仑尼乌斯方程,建立了与实验数据较为相符的化学流变模型,同时对树脂黏度进行了预测。结果表明,在120℃～160℃范围内,树脂的相对黏度特性符合双阿仑尼乌斯黏度方程,所建立的模型较好地表征了树脂的流变特性;树脂在温度小于120℃时固化反应迟缓,初始黏度较高;随着温度的进一步提高,树脂初始黏度降低,黏度随时间增长加快,在170℃左右黏度急剧上升;树脂比较理想的成型温度应选择在150℃左右。     

Hydromagnetic Convection Flow through a Porous Medium in a Rotating Channel

An initial value investigation of the hydromagnetic convection flow of a viscous electrically conducting fluid through a porous medium in a rotating parallel plate channel has been made using boundarylayertype equations. The exact solution of the governing equations is evaluated and the structure of the different boundary layers formed has been discussed in detail. The ultimate quasisteady state velocity and temperature fields are numerically computed for various values of the governing parameters. Also the shear stress on the plates and the Nusselt numbers have been computed.     

烯丙基COPNA-BMI共聚树脂的制备及性能

以对苯二甲醇为交联剂、1-萘酚为单体合成COPNA树脂,经烯丙基化处理后与BMI反应制备烯丙基COPNA-BMI共聚树脂。采用FT-IR研究预聚树脂的化学结构;采用黏度计分析预聚树脂的流变性能;采用DSC研究COPNA-BMI预聚树脂的固化工艺;采用TG-DTG研究了COPNA-BMI共聚树脂的热行为。研究表明,预聚树脂具有良好的流变性能,其固化反应平稳易于控制;共聚树脂具有优良的耐热性,经后处理过的固化树脂其热分解起始温度为450℃。     

多孔性丙烯酸酯吸油树脂的合成研究

采用悬浮聚合法合成了多孔性丙烯酸酯吸油树脂。研究结果表明,当体系中引入致孔剂时,溶剂萃取后的吸油树脂有着更好的油品吸收率,进一步证明了吸油率对树脂内部孔结构的依赖性。当单体用量27%(质量分数,以下同)、交联剂用量1.3%,引发剂用量0.7%,分散剂用量3%,水油比4∶1,所得树脂对苯、甲苯、二甲苯的吸油率分别达到18.082,9.831,9.064g·g-1;致孔剂乙酸乙酯的加入不仅使树脂对苯、甲苯、二甲苯的吸油率分别达到了30.174,18.233,16.333g·g-1,而且加快了吸油速度。     

Filtration-Wave Heating of Porous Media

Results are given of theoretical investigation of temperature fields arising under conditions of vibratory motion of liquid in porous media in view of compressibility. Analytical dependences of temperature on space coordinates, time, and other parameters under these conditions are constructed. Space-time dependences of temperature fields in application to oil beds are calculated, and the results of their analysis are given.__________Translated from Teplofizika Vysokikh Temperatur, Vol. 43, No. 3, 2005, pp. 442–446.Original Russian Text Copyright © 2005 by K. A. Filippov.     

新型树脂传递模塑技术

概述了传统树脂传递模塑(RTM)及在其基础上发展起来的新型RTM工艺,包括真空辅助树脂传递模塑(VARTM)、Seemann复合材料树脂浸渍模塑成型工艺(SCRIMP)和树脂膜渗透成型工艺(RFI)的成型原理、优点,并指出目前存在的缺点及解决方法.     

多孔介质中两相可混溶驱动问题的特征-混合动态有限元方法

数学上,多孔介质中一种不可压流体对另一不可压流体的相溶驱动由两个耦合的非线性偏微分方程组成,其中一个是关于压力的椭圆方程,另一个是关于浓度的抛物方程。本文用特征有限元方法结合动态有限元空间来逼近浓度,而压力和达西速度则由混合元方法来同时逼近。通过采用负模估计,我们给出了收敛性分析与误差估计。     

嵌入加强筋的缝合泡沫夹芯结构复合材料VARTM工艺树脂充填模拟及验证

在缝合泡沫夹芯结构复合材料的泡沫中嵌入轻质的加强筋板,可以在不增加缝合密度并且在只增加较少质量的前提下,增强复合材料制品整体的强度和刚性。文中对真空辅助树脂传递模塑成型(VARTM)工艺树脂在嵌入加强筋的缝合泡沫夹芯结构复合材料预成型体中充填过程进行模拟和验证研究。采用一种矩形流道模型代替沿加强筋与泡沫空隙间的树脂流动,并对其等效渗透率及孔隙率进行计算;通过PAM-RTM软件模拟了嵌入加强筋板的缝合泡沫夹芯结构VARTM工艺的树脂充填过程,并建立了流动可视化实验装置与模拟对比,结果表明模拟与实验相当吻合。而模拟与实验的结果均表明加强筋的引入可以在局部加强树脂沿厚度方向的流动,但是会延缓树脂对整个预成型体的充填。     

环氧改性新型双酚A酚醛树脂的研制

用苯酚-甲醛为原料的传统酚醛树脂中,游离酚的含量较高,使其在食品包装材料中的使用受到限制.以双酚A取代苯酚作主要原料,通过缩聚反应合成了新型双酚A酚醛树脂,通过正丁醇醚化、环氧树脂改性,热固化后形成兼具两种树脂优良性能的、耐酸、耐硫的复杂体型结构涂层.用红外光谱、热重-差热分析等技术对环氧改性的酚醛树脂的特征及热固化温度进行了研究,并测试了涂层浸泡液中游离酚及游离醛的含量.结果表明,环氧基全部参与了固化,涂层具有优良的耐热性能(386℃),且游离酚含量(0.0472 mg/L)远低于相关国家标准要求(0.1000 mg/L).与传统的苯酚-甲醛树脂相比,该涂层更适宜于作为食品罐头内壁材料和防腐蚀材料使用.     

双酚-F硼酚醛固化BPA环氧树脂的机理与热性能

利用甲醛水溶液法和多聚甲醛法合成了双酚-F硼酚醛树脂(BBPFFR)。用FT-IR、DSC和TGA研究了两种不同方法合成的树脂固化双酚-A环氧树脂(BPAER)的固化机理及热性能。结果表明,固化过程中,苄羟基、酚羟基和硼酸中未反应的—OH参与了与环氧基的反应;影响热性能的主要因素是固化后树脂中羰基、醚键和苄羟基的含量,热降解过程可分为三个阶段,遵从一级反应规律。     

热塑性树脂改性热固性树脂体系固化反应诱导相分离研究进展

热塑性树脂改性热固性树脂,可以在不降低热固性树脂耐热温度的同时,大幅度提高改性材料的韧性.热塑性树脂改性热固性树脂体系初始是均相的,随着固化反应的进行,体系中两相的相容性下降,发生反应诱导相分离.介绍了固化反应诱导相分离的基本理论和研究进展,重点是近年来热塑性树脂改性热固性树脂体系固化反应诱导相分离的研究.