碳纤维／改性双马来酰亚胺复合材料RFI成型工艺数值模拟

通过在改性双马来酰亚胺树脂中添加热塑性酚酞聚芳醚砜（PES）,制备了在室温下具有良好成膜性的改性双马来酰亚胺树脂膜。改性双马来酰亚胺树脂的差示扫描量热（DSC）、凝胶时间、动态和恒温黏度研究表明,该树脂膜在初始反应温度130℃时,改性双马来酰亚胺的黏度为139．3mPa·s,黏度≤1000mPa·s和黏度≤3000mP...     

树脂膜熔渗(RFI)工艺用环氧树脂/DDS体系的研究

树脂膜熔渗(Resin Film Infusion,RFI)工艺以其低成本,适合制造大型、复杂型面、带加强筋的结构件等优点受到越来越多的关注.本文对适合RFI工艺要求用树脂膜的制备及性能进行了研究.实验证明在室温下,体系配方为:双酚F型环氧树脂(BPFEP):DDS:PES=95:34.3:5时树脂的成膜性和韧性非常好.DSC方法和凝胶时间确定熔渗温度为120℃,固化工艺为150℃/2h 180℃/2h.采用RFI方法制备了GF/EP和CF/EP复合材料层合板,并对力学性能和Tg(DMA方法)进行了测试.前者层间剪切强度、弯曲强度分别达到52.1MPa和432MPa,树脂含量达到39.6%,Tg为166·1℃.后者的层间剪切强度、弯曲强度分别为66.1MPa和862MPa,树脂含量达到30.7%,Tg为164.0℃.     

用于RFI工艺的高性能树脂膜的研究

以烯丙基化合物改性双马来酰亚胺为基体,通过加入聚醚砜树脂(PES),制得了适用于树脂膜熔渗(RFI)工艺的高性能树脂基体膜。该树脂膜性质稳定,能满足RFI工艺要求。其固化树脂耐热性及力学性能优良;所制得的玻璃布复合材料综合性能优异;常温下弯曲强度、层间剪切强度分别达到535 MPa和55.5 MPa。      

树脂膜熔渗工艺充模过程的模拟与分析

树脂膜熔渗工艺(RFI)是一种新型的复合材料成型工艺.为了更深入了解树脂膜熔渗工艺过程中充模阶段的控制参数对制品质量的影响,避免制品出现空斑、充模不完全等问题,针对该工艺过程中树脂在复杂形状预制件中的流动行为进行了分析,在达西定律基础上建立了二维等温流动控制方程,利用有限元/控制体方法建立了数值分析模型,编制了FORTRAN程序进行模拟运算,并讨论了流动过程中施加的压力对充模时间的影响.由计算实例可见,所编制程序能够很好地预测树脂膜熔渗工艺过程中充模时间、各个时刻树脂的流动前沿位置及模腔中的压力分布.     

RFI用环氧树脂膜的制备与应用研究

对用于RFI工艺的环氧树脂体系进行了研究,得到了满足RFI工艺要求的树脂体系及其成膜工艺参数,测试了所制得树脂膜的力学性能及存储性能,将制备出的树脂膜用于RFI工艺制备复合材料,并对复合材料的性能进行了考察。结果表明,制备出的树脂膜可用于RFI工艺制备复合材料构件,制得的复合材料构件力学性能优良。     

RFI工艺用双马来酰亚胺树脂膜

以热塑性聚醚砜树脂（PES）和聚酰亚胺树脂（PI）改性4508树脂，制得了适用于树脂膜熔渗（RFI）工艺的高性能树脂基体膜。该树脂膜室温性质稳定，发粘点高，任意弯曲不脆裂。其固化树脂的力学性能、耐热性和耐湿热性能优良，所制得的玻璃布复合材料综合性能优异。     

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。     

RFI工艺中有关树脂流动监测的研究

渗透率测定是树脂膜熔渗(RFI)工艺在复合材料设计和优化中最关键的技术.基于光导纤维视觉技术,通过纤维视觉传感器测量渗透率,能够在光强度下降的情况下探测出树脂的前进情况,这将易于我们在实际生产中在第一时间内准确地监测树脂的流动.     

大体积环氧树脂的固化制备与性能研究

采用双酚A型E-51环氧树脂与三乙烯四胺固化剂进行固化反应,研究了大体积环氧树脂固化反应的温升变化规律及性能。结果表明:固化反应温度越高,环氧树脂胶液的固化时间越短且胶液黏度会随着固化反应温度的升高而降低;固化反应温度为49.2℃时,环氧树脂胶液黏度最低,为194mPa·s,流动性最好。大体积环氧树脂最佳实验配方为环氧树脂120kg、邻苯二甲酸二丁酯14.4kg、丙酮9.6kg、三乙烯四胺4.98kg、2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚(DMP-30)0.24kg。     

发射箱用RTM树脂体系工艺性与固化性能研究

目的研究环氧树脂体系的黏度及固化性能,为利用树脂传递模塑(RTM)工艺制造发射箱提供理论依据。方法采用旋转黏度计测试了E-51环氧树脂体系的动态黏度和静态黏度,用非等温DSC法和平板小刀法研究了树脂体系的固化行为。结果在60~80℃下70 min,树脂体系的黏度仍小于1000 m Pa·s,符合工艺要求,并推导出了固化温度参数分别为60,125,180℃,以及凝胶时间与温度的关系方程。结论温度区间60~80℃可作为发射箱RTM工艺的操作区间,建议固化工艺制度为60,90,125℃下分别加热固化3.5,2,1 h,后处理工艺为180℃下加热固化1 h。     

真空压力下树脂沿织物铺层厚度渗透速率

为了考察树脂膜熔渗(RFI)工艺过程中树脂在高温条件下沿织物铺层厚度方向的不饱和渗透特性, 应用自行设计的测试系统, 考察了液体沿织物铺层厚度方向流动前锋的影响因素, 测试并分析了液体沿玻璃纤维铺层厚度方向渗透速率的主要影响因素及其变化规律。结果表明, 液体沿纤维织物厚度方向流动为宏观上的一维流动。 真空压力增大、 树脂温度升高、 纤维体积分数减小, 均可使液体的渗透速率加快。另外, 对比发现, 70℃ E-51 环氧树脂沿玻璃纤维铺层厚度方向的渗透特性与室温下硅油的渗透特性基本相当。      

海因环氧树脂/HHPA体系的制备与性能

合成了海因环氧树脂,采用红外光谱和核磁共振进行了表征,以六氢苯酐(HHPA)为固化剂,制备了海因环氧树脂/HHPA体系,研究了海因环氧树脂/HHPA体系的固化反应性及其固化物的性能。结果表明:树脂体系在升温速率为10℃/min的条件下,在90～210℃有一放热峰,峰值温度为152.5℃;100℃下的凝胶时间大于42min,在140℃下为8min;树脂浇铸体的氧指数为23,抗弯强度为122MPa,弯曲模量为2.7GPa,冲击强度为14.9kJ/m2。     

等温DSC法研究RFI用环氧树脂固化动力学

为了预测固化反应的进程,采用STA 449C型差示扫描量热仪,用等温DSC法研究了室温下成膜、中温固化的RFI工艺用(E-44/E-21(6/4,质量比))/GA-327＝100/40(质量比)环氧树脂体系在80、90、100、110、120℃下的固化过程,通过Matlab数据拟合良好性统计法得到了n级固化模型、自催化模型及复合模型方程中的各个参数值。根据R2和离差平方和SSE确定了适合的动力学模型。研究表明:该树脂体系的固化反应具有自催化和扩散控制的特征,低温下受扩散控制的影响更大;该体系的固化反应动力学符合自催化反应动力学模型,其表观活化能E_a为56.7kJ/mol,指前因子A为1.18×107 s-1,固化反应的反应级数m、n分别为0.529和1.561。      

生物质中温热熔预浸料用环氧树脂体系

采用生物质松香酸酐固化剂,通过配方设计和筛选,由配方体系成膜性、胶膜储存期、胶膜状态及DSC测试初步确定生物质环氧树脂体系的配方组成环氧树脂/固化剂/促进剂的质量比为100/60/3~4。由动态/稳态DSC测试和锥板旋转黏度计对体系的固化特征温度和黏度-温度-时间特性进行研究,结果确定树脂体系可在120~140℃完成固化,热熔法预浸温度范围60~85℃,其黏度在1500~5000mPa·s,其中70℃操作时间达180min。最后由红外光谱和DSC对生物质环氧体系的固化反应机理进行了研究。     

Cure kinetics and rheology characterisation and modelling of ambient temperature curing epoxy resins for resin infusion/VARTM and wet layup applications

Ambient temperature curing epoxy resins are widely used as the matrix material in fibre reinforced plastics in the marine and wind energy sectors, where they are popular due to their relatively high mechanical performance yet low processing and tooling costs. To date, the characterisation of ambient curing epoxy resins has been limited to relatively simple measures, not suitable for use in heat transfer and flow process models. A complete cure kinetics and rheology model allows the prediction of the progression of degree of cure and viscosity for any time–temperature history. The progression of degree of cure of two epoxy resin systems was measured by differential scanning calorimeter and fitted to an nth order model incorporating vitrification effects. Viscosity was measured using an oscillatory rheometer and fitted to a model from the literature. The resulting cure kinetics and rheology model enables the improvement of resin infusion and wet layup processes by providing a thorough understanding of the interlinked relationship between time, temperature, degree of cure and viscosity.     

A numerical simulation of the resin film infusion process

A numerical analysis was conducted for the resin film infusion (RFI) process using semi-cured thermosetting resin films. Mathematical models were developed for the compression of fiber and the viscosity of resin. The force balance between the fiber preform and the resin was considered to account for the deformation of fiber preform and the swell of fiber during the infusion. In an effort to locate the optimal process conditions such as the mold temperature, the fiber volume fraction, and the infusion pressure, a parametric study was carried out for the progression of resin and the infusion time for different process conditions. The numerical code developed in this study was found to be useful in determining the maximum height of vertical sections that can be infused by squeezing the liquefied resin film from the base panel.     

低粘度环氧树脂体系及其固化物性能的研究

为了满足环氧树脂在多种工艺中对低粘度的要求,使用了6002及618型两种普通双酚A型环氧树脂与低粘度XCT-802固化剂,设计出一种低粘度的环氧树脂体系,并对其粘度、固化物的力学性能等进行了表征。结果表明：该体系在常温下具有较长的适用期;在中温（80~C）条件下即可凝胶并固化,其固化物的力学性能优异。     

RTM用低粘度乙烯基树脂性能研究

对RTM用乙烯基树脂的工艺特性、树脂及其复合材料的力学性能进行了研究。该树脂具有较低的黏度,25℃时约为240 mPa·s。分析了树脂的凝胶时间,得出凝胶时间与温度的函数,其表观活化能较大,成型时应严格控制树脂温度。结合DSC曲线,分析了该乙烯基树脂在不同升温速率下的固化放热行为,得出树脂理论的凝胶温度、固化温度和后固化温度。该树脂及其复合材料均具有良好的力学性能。      

真空辅助树脂灌注法制备风电叶片树脂的渗透及缺陷

依据真空辅助树脂灌注（Vacuum assisted resin infusion,VARI）技术,对VARI方法制备玻璃纤维/环氧树脂复合材料风电叶片过程中树脂的渗透缺陷形成机制和消除方法进行了研究。结果表明,在环境温度为25℃和初始混合时间为100 min、混合树脂黏度为250 mPas时,树脂的放热温度和渗透性能最佳。导流介质的使用可以降低渗透难度,缩短充模时间。使用6层三轴玻璃纤维缝编织物,并插入一层连续毡做为导流介质,会使导流效果最佳,渗透效果趋于一致,有效的降低边缘效应对树脂渗透的影响。在L7000（叶根到进料口的距离为17 cm）和L19000（叶根到进料口的距离为19 cm）位置处增加树脂进料口,调整模具温度为28℃,可以减少渗透缺陷的形成。