RTM成型工藝及發展現狀
樹脂傳遞模塑成型工藝(Resin Transfer Molding,簡稱RTM)是在閉合模腔中預先鋪覆好增強材料,然后將熱固性樹脂注入到模腔內,浸潤其中的增強材料,樹脂在室溫或升溫條件下固化脫模,得到兩面光滑制品的一種高科技復合材料液體模塑成型技術。
RTM工藝通常有以下五個步驟:
1、從卷材上裁剪增強材料并鋪疊在一起;
2、對增強材料加熱預成型,使其具有一定的形狀;
3、按照制品的形狀修建預成型體;
4、沖模(包括預成型體的鋪放,樹脂的注射以及固化);
5、脫模,后加工。
RTM與纏繞、拉擠等幾種低成本技術的綜合比較見表1-1。

從表1-1可看出,RTM在這幾項低成本制造技術中的綜合優勢是比較明顯的。同時RTM工藝作為一種閉模成型工藝,工作環境清潔,注射壓力低,對模具的剛度要求也比較低(成本低),與其他復合材料成型工藝相比,這是其顯著的特點,而且模具所需的鎖緊力比較低。預成型體可根據制品的形狀單獨成型,可以比較方便的實現質量控制及自動化。
閉模成型工藝的另一個主要優點是可以控制苯乙烯的揮發。美國職業安全和衛生條例近制定了一項關于降低苯乙烯揮發限度的法律,從原來的100ppm降到50ppm。 美國的大氣質量管理機構依照遵循加利福尼亞第1162號規章所規定的苯乙烯排放量標準,要求使用專門的低苯乙烯含量系統或應用能夠控制苯乙烯釋放量在樹脂重量4%以下的工藝來成型制品。
RTM工藝初是為了使用飛機雷達罩成型而發展起來的。隨著RTM技術的發展,航空航天領域越來越多地采用RTM技術成型高性能復合材料制件。Boeing公司用編織結構增強體/RTM技術制造了“J”形機骨架。道格拉斯公司采用縫合結構增強體/RTM技術研制了機翼和機身蒙皮。對于這種帶加筋結構的復合材料,利用RTM技術比一般傳統的復合材料成型技術(預浸熱/熱壓罐法)加工時間減少50%以上,且能提高復合材料的抗沖擊性能,改善制件加強筋好蒙皮之間的整體性。空中客車公司利用碳纖維/玻璃纖維混雜織物作為增強材料,中溫固化環氧樹脂為基體樹脂,利用RTM技術批量生產A321發動機吊架尾部整流錐體。利用RTM技術制備的機頭雷達罩等結構,具有剛度高、透波性能好等優點,在各種型號的飛機上得到了廣泛應用。
汽車工業的發展以及纖維增強復合材料在汽車構件中的應用為RTM工藝的發展提供了一個契機。為滿足汽車車體結構輕量化,制備高性能高品質汽車承力結構,同時又能滿足環境要求和工業化汽車生產的需要,工業化RTM工藝制備汽車結構的復合材料技術近年來得到迅速發展和應用。著名汽車廠商如福特、雪鐵龍等競相在汽車結構上采用復合材料。而作為我國大力發展的汽車工業,面對一個發展良機,對這種效率高污染小綜合效益好的RTM復合材料成型工藝,國內廠商也開始投入大量人才力和物力加以應用研究和普及推廣,推動了汽車的輕量化、低油耗、高安全性,減少環境污染和降低汽車的使用綜合成本。
此外,在鐵路系統和船舶領域,RTM工藝也得到廣泛應用。如在鐵路系統中用RTM成型工藝制備高速列車(磁浮列車)的車身、內部設備、裝修裝飾件以及承重結構等。在民用船舶領域,比如生產輕質高速的私人游艇、帆船、救生艇、漁船以及豪華客輪,在軍用領域,隨著艦船本身隱身性能的提高,具有剛度高、耐腐蝕、抗生物附著、透波性能好、良好隱身性能的復合材料已開始研究和開發,制作工藝也到日益完善,比如RTM成型桅桿,具有外觀光滑漂亮,尺寸精度高,質量穩定,厚度均勻的優點,相關性能也達到技術要求。
RTM工藝是近幾年國內外開展研究工作為活躍的領域之一,在設備、工藝和材料及理論研究等幾個方面都已有長足的發展。目前對樹脂充模的流動機理已初步掌握,并建立了相關的液體流動模型。RTM技術也在快速的朝著更高的技術更廣的應用領域發展,伴隨而來的是清潔、自動、快速、低成本高質量的復合材料制造技術和低壓力、低投資的設備及模具。進一步研究缺陷形成機理和影響因素,建立高效、準確的RTM成型工藝過程和模擬模型、相關軟件和技術的進一步完善,可使其對實際制造過程具有準確的預測、指導和實時控制功能,以保證構件的內部質量。
隨著我國經濟的發展,RTM工藝將會越來越成熟并將在國民經濟的多個領域得到更加廣泛的應用。










































