益小苏,等:先进航空树脂基复合材料研究与应用进展 表5重点实验室RM树脂体系 牌号耐温等级/d_类型注射温度/C开放期/h 中温EP 高温EP ≤130苯并恶嗪 ≤180 BM I ≤280 图9典型的 ES CH增强织物 而且金属可以加工出良好的表面粗糙度,这样制造出的复合 a400 材料具有较好的表面粗糙度。但是金属模具材料也存在 些缺点,例如,对于大尺寸构件而言,模具太大难以操作;大 型金属模具加工条件较高,耗时长,造价高。特别是对于复 杂中空结构(如图10),含有多个台阶,甚至是倒台阶中空结 构,金属模具的脱模更是变得十分困难,而先进复合材料国 60801 温度/℃ 防科技重点实验室拥有自主知识产权的水溶性芯模材料 图6EP3266树脂体系的动态粘温曲线(升温速率1℃/min) 可以顺利解决以上所有问题 9608100-12014016018 温度/℃ 图10大型中空复合材料帽型结构 7BM6421树脂体系的动态粘温曲线(升温速率2℃/mn) 水溶性芯模材料是一种新型的不烧陶瓷材料,其主要组 增强织物技术的新概念,其发展目标是全新的表面定型和层 分是水溶性胶粘剂和陶瓷粉体。水溶性胶粘剂实质上是水 间增韧双功能适用于不同的液态成型工艺技术(如RM技溶性高分子化合物的优化共混物,具有无毒无害、不刺激皮 术、RF肢术)和不同树脂体系(如EP聚苯并恶嗪、BM阳P1肤、受热分解时不释放有害气体混入砂中、能均匀地包裹在 等树脂体系)的需要,实现实验室小批量生产,为进一步产砂粒表面、粘附力强粘结强度高、用量少易成型、易溃散等 业化和市场开拓提供技术支持。ESMC增强织物的典型优点。图1为水溶性芯模材料成型复杂制件的过程示意 制备流程如图8x19。 图。图12为采用水溶性型芯成型的复杂复合材料制件 增韧剂→增韧膜 预成型体 体 ES预成型体 预成型体 增韧剂 增韧颗粒 分散涂布一整体化 混合浆料 烘干 功能成分 图8 ES CF增强织物的典型制备流程图 s88 利用 ES CF增强织物图9),重点实验室获得了RM 成型达到国际最高层间韧性和CA1值指标的复合材料 图11水溶性型芯成型复杂制件过程示意图21 (CA埴值≥250MPa),覆盖了航空主要复合材料系列及温度 范围(80~300℃),拥有中国和国际发明专利,研究成果顺 利进入国际市场,开创了我国航空复合材料技术直接创造市 场价值的先例。此外,先进复合材料国防科技重点实验室还 在RM的数字化、工程化技术方面取得进展 33大型复杂制件的整体成型制造技术 在成型技术方面,复合材料整体化制造技术的一个突破 图12采用水溶性型芯成型的大型复杂结构整体制件 口是模具技术。树脂基复合材料在制造过程中通常选用金34数字化虚拟制造技术 属模具材料,因为金属材料具有高的热导率和良好的刚度, 为强化先进复合材料国防科技重点实验室在数字化虚 g1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net表 5 重点实验室 RTM树脂体系 牌号 耐温等级 /℃ 类型 注射温度 /℃ 开放期 /h 3266 ≤70 中温 EP 40 ≥12 5284 ≤130 高温 EP 80 ≥48 RTM - BO ≤130 苯并恶嗪 100 ≥24 6421 ≤180 BM I 110 ≥10 9731 ≤280 P I 260 ≥8 增强织物技术的新概念 ,其发展目标是全新的表面定型和层 间增韧双功能 ,适用于不同的液态成型工艺技术 (如 RTM技 术、RF I技术 )和不同树脂体系 (如 EP、聚苯并恶嗪、BM I和 P I 等树脂体系 )的需要 ,实现实验室小批量生产 ,为进一步产 业化和市场开拓提供技术支持。ES TM CF增强织物的典型 制备流程如图 8 [ 18 - 19 ]。 图 8 ES TM CF增强织物的典型制备流程图 利用 ES TM CF增强织物 (图 9) ,重点实验室获得了 RTM 成型、达到国际最高层间韧性和 CA I值指标的复合材料 (CA I值 ≥250 MPa) ,覆盖了航空主要复合材料系列及温度 范围 (80～300℃) ,拥有中国和国际发明专利 ,研究成果顺 利进入国际市场 ,开创了我国航空复合材料技术直接创造市 场价值的先例。此外 ,先进复合材料国防科技重点实验室还 在 RTM的数字化、工程化技术方面取得进展。 3. 3 大型复杂制件的整体成型制造技术 在成型技术方面 ,复合材料整体化制造技术的一个突破 口是模具技术。树脂基复合材料在制造过程中通常选用金 属模具材料 ,因为金属材料具有高的热导率和良好的刚度 , 图 9 典型的 ES TM CF增强织物 而且金属可以加工出良好的表面粗糙度 ,这样制造出的复合 材料具有较好的表面粗糙度。但是金属模具材料也存在一 些缺点 ,例如 ,对于大尺寸构件而言 ,模具太大难以操作 ;大 型金属模具加工条件较高 ,耗时长 ,造价高。特别是对于复 杂中空结构 (如图 10) ,含有多个台阶 ,甚至是倒台阶中空结 构 ,金属模具的脱模更是变得十分困难 ,而先进复合材料国 防科技重点实验室拥有自主知识产权 [ 20 ]的水溶性芯模材料 可以顺利解决以上所有问题。 图 10 大型中空复合材料帽型结构 水溶性芯模材料是一种新型的不烧陶瓷材料 ,其主要组 分是水溶性胶粘剂和陶瓷粉体。水溶性胶粘剂实质上是水 溶性高分子化合物的优化共混物 ,具有无毒无害、不刺激皮 肤、受热分解时不释放有害气体混入砂中、能均匀地包裹在 砂粒表面、粘附力强、粘结强度高、用量少、易成型、易溃散等 优点。图 11为水溶性芯模材料成型复杂制件的过程示意 图。图 12为采用水溶性型芯成型的复杂复合材料制件。 3. 4 数字化虚拟制造技术 为强化先进复合材料国防科技重点实验室在数字化虚 益小苏 ,等 :先进航空树脂基复合材料研究与应用进展 75