PF及其复合材料成型五PF及其复合材料成型五丁子峻

PF及其复合材料成型(五),PF及其复合材料成型(五)

酚醛树脂及其复合材料成型工艺的研究——随着社会的发展人们越来越重视安全和环保，新型酚醛树脂品种和酚醛树脂新的成型工艺得到了发展。这位专家介绍了酚醛树脂改性方法，重点介绍了基于酚醛树脂RTM、拉挤等复合材料成型工艺研究进展。酚醛树脂是最早工业化的合成树脂，已经有100年的历史由于它原材料易得，合成方便以及树脂固化后性能能很多使用要求，因此在模塑料、绝缘材料、涂料、木材粘接等方面得到广泛应用。近年来随着人们对安全等要求的提高，具有阻燃、低烟、低毒等特性的酚醛树脂重新引起人们重视，尤其在飞机场、火车站、学校、医院等公共建筑设施及飞机的内部装饰材料等方面的应用越来越多。与不饱和聚酯树脂相比，酚醛树脂的反应活性低、固化反应放出缩合水，使得固化必须在高温高压条件下进行，长期以来一般只能先浸渍增强材料制作预浸料(布)，然后用于模压工艺或缠绕工艺，严重限制了其在复合材料领域的应用。为了克服酚醛树脂固有的缺陷，进一步提高酚醛树脂进行了大量的研究，改进酚醛树脂韧性、提高力学性能和耐热性能、改善工艺性能成为研究的重点。近年国内相继开发出一系列新型酚醛树脂，如硼改性酚醛树脂、烯炔基改性酚醛树脂、氰酸酯化酚醛树脂和开环聚合型酚醛树脂等。可以用于SMC/BMC、RTM、拉挤、喷射、手糊等复合材料成型工艺。结合研究工作介绍了改性研究进展，及RTM、拉挤等酚醛复合材料成型工艺的研究应用。 三、酚醛树脂复合材料成型工艺的发展

传统的酚醛树脂应用很广，成型方法多种多样。近年来国外复合材料界，对酚醛玻璃钢开发应用工作十分重视，尤其低温固化型酚醛树脂的年产量及使用量增长非常迅速。国外之所以能够广泛采用酚醛玻璃钢的主要原因，一是该类产品在性能方面有其独特的优点；二是酚醛玻璃钢的制作及研究开发工作比较成熟，几乎涉及各种工艺方法。与之相比，我国在酚醛玻璃钢的制作及其应用方面，与国外存在着很大的差距，制作成型方法不多，仅限于模压、布带缠绕，及近期开发的手糊工艺等。RTM、拉挤等酚醛玻璃钢成型工艺方法，才刚刚起步，但表现出很强的发展势头。

1、RTM成型工艺(ResinTransferMolding) RTM成型工艺基本原理是将玻璃纤维，或其他增强材料铺放到闭模的模腔内，用压力(或真空辅助)将树脂胶液注入模腔，浸透增强材料然后固化、脱模成型制品。RTM成型工艺是从湿法铺层和注塑工艺演变而来的，1种新的复合材料成型工艺。RTM工艺通常使用增强材料形式有短切纤维毡、连续纤维毡、三维织物或特制的复合毡等，增强材料的种类有玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维等。采用不饱和聚酯树脂为基体的RTM成型工艺已经得到广泛应用，对树脂体系、增强材料铺覆、流变特性、模具设计制造、制品结构设计、专用设备等方面都有系统深入研究。

而酚醛树脂用于RTM工艺在国内近几年才出现。RTM生产工艺通常要求树脂注射温度下的黏度约为250～500mPas，以使纤维能很快地浸透，并避免铺层或织物结构被破坏。树脂固化过程应没有或尽理减少小分子产生，以减少制品缺陷提高各种性能。传统的酚醛树脂由于通过缩合固化，固化过程中有小分子放出，容易造成制品缺陷，所以不太适合RTM工艺成型。

目前国内对酚醛和其他高性能树脂RTM成型工艺的需求主要来自军用产品。但由于缺少专用的RTM酚醛树脂，只能利用传统的酚醛树脂进行注射，固化时仍采用加压方式，目前已经开发出许多制品，取得了较好的效果。RTM已经成为航空航天先进复合材料重要的成型工艺之一。三江集团的佘平江等人，利用RTM成型工艺方法，使用氨酚醛树脂复合了高强玻璃纤维三维编织体，分别制作了拉伸强度试片、弯曲强度试片、氧乙炔烧蚀试片，试片的纤维体积含量为55%。性能测试结果为：拉伸强度为744MPa，拉伸模量为40.6GPa,断裂应变2.07%，弯曲强度为456.4MPa，弯曲模量31.8GPa，其力学性能接近于钢，烧蚀性能大大好于模压和缠绕复合材料。冯志海等人在这方面也作了深入研究，并应用于产品生产中。除传统的氨酚醛外，华东理工大学开发的高碳酚醛树脂也是针对RTM工艺开发的改性氨酚醛树脂，其具有较高的碳含量，较宽的工艺操作平台。但仍采用传统的缩合固化方式，有小分子释放，需采用加压成型。

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