用于RTM工藝的軟模材料的工藝性能

    摘  要：本文對COCA31-11有機硅橡膠模具的硅橡膠的粘溫特性、試件基本力學(xué)性能及軟模試用效果等工藝性能進行了研究；研究結(jié)果表明，硅橡膠的澆鑄溫度在25度~30度之間可以滿足澆鑄成型工藝窗口要求，當硅橡膠硫化工藝為：30度硫化24h、90度后硫化1h時可以保證軟模具有良好的力學(xué)性能；用澆鑄成型的硅橡膠軟模進行碳纖維復(fù)合材料構(gòu)件的試制，軟模和產(chǎn)品外形完整、尺寸準確，證明了COCA31-11硅橡膠可以作為軟模輔助RTM工藝中軟模材料使用。
1  前  言
    熱膨脹模塑法是七十年代中期發(fā)展起來的一種新型的復(fù)合材料固化成型方法，它是以熱膨脹材料為芯模，剛性材料(金屬)為陰模，復(fù)合材料置于芯模與陰模之間，當模具受熱后，由于芯模的體積膨脹受到復(fù)合材料預(yù)成型體及陰模的限制而產(chǎn)生巨大的均勻壓力，從而實現(xiàn)在加熱固化過程中對復(fù)合材料預(yù)成型體施壓，其中熱膨脹材料一般為有機硅橡膠、聚甲基丙烯酰亞胺等。硅橡膠是有機硅聚合物中的重要產(chǎn)品之一，具有在很寬的溫度范圍內(nèi)長時間保持彈性的特性，因此作為熱膨脹芯模材料研究成熟且應(yīng)用較廣的是有機硅橡膠。
   國防科技大學(xué)聚合物基復(fù)合材料實驗室在軟模輔助RTM工藝一次整體成型內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的復(fù)合材料構(gòu)件上開展了研究工作，并初步取得了令人滿意的結(jié)果。這一改進型的RTM工藝與傳統(tǒng)RTM工藝最大的區(qū)別就是在于軟模的應(yīng)用，故軟模的材料選擇、軟模的設(shè)計和制備以及最終復(fù)合材料成型過程中軟模的工藝控制是最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，因此有必要對軟模進行深入的研究。
    本文在研究確定的軟模熱膨脹性能基礎(chǔ)上，進一步對這種軟模材料的工藝性能進行深入研究，掌握其基本力學(xué)性能，確定該種硅橡膠的澆鑄工藝窗口及硫化工藝條件，同時對該種材料用于RTM工藝進行了構(gòu)件制備試驗，為其在大型復(fù)雜構(gòu)件中推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
2  實  驗
2.1  原材料
    COCA31-11加成型硫化有機硅模具橡膠：深圳市固加實業(yè)發(fā)展有限公司生產(chǎn)。
2.2  實驗方法和儀器
2.2.1  硅橡膠粘度-溫度特性測試
    將硅橡膠膠料兩組分加熱到所需的溫度后，將兩組分混合并攪拌一分鐘，再將混合后的膠料置于JWC-32C精密恒溫槽中，恒溫槽是上海思爾達科學(xué)儀器有限公司生產(chǎn)，用旋轉(zhuǎn)粘度計法測定其粘度，粘度計是上海精密科學(xué)儀器有限公司生產(chǎn)的NDJ-5S數(shù)顯粘度計。
2.2.2  硅橡膠基本力學(xué)性能測試
    硅橡膠基本力學(xué)性能測試方法及使用主要儀器見表1。