绝缘材料2011,44(5)赵立波等:VARTM用不饱和聚酯树脂的成型工艺研究21
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V ARTM用不饱和聚酯树脂的成型工艺研究
赵立波，张飞，张呖，张彦飞，赵贵哲a,b，刘亚青a,b
(1.中北大学a.山西省高分子复合材料工程技术研究中心;b.材料科学与工程学院，太原030051)
摘要：针对VARTM工艺对树脂基体的特殊要求，选用了一种粘度较低的不饱和聚酯树脂，对其工艺性能进行 了系统的研究，分析了引发剂用量，温度对树脂体系的凝胶时间和流变学性能以及对浇铸体力学性能的影
响.结果表明：树脂体系在40℃以下时,50min内粘度低于300mPa?S，加入0.5%与1%引发剂所得树脂浇
铸体的力学性能差别不大.
关键词：真空辅助树脂传递模塑成型；不饱和聚酯树脂；流变学
中图分类号:TM215.1;TQ323.4十2文献标志码:A文章编号:1009—9239(2011)05—0021—04
MoldingProcessofUnsaturatedPolyesterResin forVacuumAssistedResinTransferMolding
ZhaoLibo.,bpZhangFei.,bpZhangY ang.,ZhangY anfei.,ZhaoGuizhe.,LiuYaqing. (a.ShanxiResearchCenterforEngineeringTechnologyofPolymericComposites;b.School ofMa—
拖曳声纳terialScienceandEngineering,NorthUniversityofChina,Taiyuan030051,China) Abstract:Inviewofthespecialrequirementsofvacuumassistedresintransfermolding(VAR TM)
processfortheresinmatrix,anunsaturatedpolyesterresinwithlowviscositywasselected,an d
theprocessingpropertyoftheresinwasstudiedsystematically.Theeffectsofinitiatorcontent
, temperatureonthegeltimeandrheologicalpropertiesoftheresinandthemechanicalproperti esof
thecastingmatrixwereanalyzed.Theresultsshowthattheviscosityoftheresinislowerthan 300mPa?Sat40℃within50minutes.Themechanicalpropertiesofthecastingmatrixhavelittle differencewhentheinitiatorcontentis0.5%and1.0%.respectively.
Keywords:vacuumassistedresintransfermolding;unsaturatedpolyesterresin;rheology 1前言
真空辅助树脂传递模塑成型(vARTM,V acuum AssistedResinTransferMolding)T-艺是在RTM
工艺基础上发展起来的一种低成本液体模塑成型
技术，近年来，因其在大型低成本复合材料构件上
的成功应用引起了复合材料领域的广泛关注【11.
其工艺的基本原理是在真空状态下排除纤维增强
体中的气体，利用树脂的流动，渗透实现对纤维及
其织物的浸渍.在室温或加热条件下固化成型出一
定形状和纤维体积含量的制件.V ARTM工艺采用
单面刚性模具，另一面采用柔性真空袋结构，节约
了模具设计及制造费用，且制件纤维体积含量较
高，空隙率较低-4]9如图1所示.因为V ARTM为
收稿日期:2011一O5—26
基金项目：山西省科技创新计~(2009101004)
作者简介：赵立波(1987一)，男，山东泰安人，硕士，主要从事复合
材料成型工艺研究,()*******************.
低压成型，且树脂对纤维增强体只有一步浸润过程,
所以V ARTM工艺对树脂的要求较高.
图1V ARTM封装示意图
在V ARTM工艺中，确保树脂充分浸渍增强材
料预成型体是保证制品质量的关键，因此要求树脂
具有较低的粘度，较高的反应活性，低放热，优良的
渗透性能及常温固化等特点1.
针对V ARTM工艺对树脂的要求，通过对不饱
22赵立波等:VARTM用不饱和聚酯树脂的成型工艺研究绝缘材料2011,44【5) 和聚酯树脂的性能及成型工艺条件的研究，设计成
型方案，经过大量V ARTM工艺成型试验和性能测
试，分析适用于V ARTM工艺的不饱和聚酯树脂,
并对其性能进行了介绍.
2实验
2.1原料
不饱和聚酯树脂：金陵帝斯曼Synolite4082一
G一33N；引发剂：过氧化甲乙酮(MEKP),Butanox
M一50,AKZONNOBELCo.；促进剂：环烷酸钻
(CoNaP)，市售.
2.2实验仪器
NDJ一79型旋转粘度计，上海昌吉地质仪器有
限公司;ZNHW型电子节能控温仪，河南予华仪器
有限公司；真空烘箱，型号为DZF一6050，巩义市英
峪予华仪器厂；微机控制电子万能试验机:
CMT5105型，美斯特工业系统(中国)有限公司.
2.3实验方法
凝胶化时间：按照GB/T7193.6—1987采用
铁板拉丝的方法测试.
粘度：按照GB/T7193.6—1987进行测试，采
用NDJ一7型旋转粘度计及其附属ZNHW型电子
节能控温装置.
树脂浇铸体力学性能：拉伸性能按照GB/T
2568—1995进行测试；弯曲性能按照GB/T2570
1995进行测试；冲击性能按照GB/T2571—1995
进行测试.
3结果与讨论
3.1树脂体系的凝胶化时间
图2为25℃时不同引发剂用量对树脂体系凝
胶化时间的影响.从图2可以看出，树脂体系的凝魔盒防晒霜
胶化时间随引发剂用量的增加而减小，当引发剂的用量为0.4%～1%时，引发剂用量与凝胶化时间基本成线性关系，引发剂用量为0.5%时树脂的凝胶
化时间大于50min，从凝胶时间上看，树脂体系满
足V ARTM工艺成型的要求.
3.2树脂体系的粘度
不同温度下树脂体系的粘度变化如图3所
示.由图3可知，当温度较低时，树脂体系的粘度随温度的升高而减小，当温度大于45℃时，树脂体系的粘度随温度的升高而快速增大.当温度为15～50 ℃时，树脂体系的粘度可保持在300mPa?s以下,
满足V ARTM工艺的要求.
应急调度
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图2树脂体系凝胶时间随引发剂用量变化曲线
言
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潺度(℃)
图3不同温度下树脂体系的粘度变化
图4为加入0.5%的引发剂的树脂体系在不同
温度下粘度随时间的变化曲线.由图4可知，不同温
度下的树脂体系粘度随时间的变化趋势大体相同:
多聚磷酸盐在凝胶点前粘度较低，且随时间的延长粘度缓慢平
稳上升，凝胶点后粘度迅速升高,25℃下的凝胶时
间与图2中的凝胶时间基本吻合，满足V ARTM工
艺对树脂固化特性的要求.
一
智
罄
02O4O6080100
时间(m
图4不同温度下粘度随时间变化曲线
3.3树脂体系的流变特性
热固性树脂的粘度受温度和固化度的综合影
响，温度的升高有利于树脂分子链的运动，导致粘度
绝缘材料2011,44(5)赵立波等:VARTM用不饱和聚酯树脂的成型工艺研究23 降低；固化度的提高使分子链的运动受阻，导致粘度
升高.这二者的综合影响可由如下方程表达¨:
(t)=0+mexp(nt)(1)
式中,(t)为树脂t时刻的粘度;'7o为树脂起始时
刻的粘度；为体系特征参数，表征体系粘度变化
规律；行为表征固化反应速率的模型参数,90，符
合阿伦尼鸟斯方程:
刁o=ktexp(k2,,T)(2)
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