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、試件基本力學性能及軟模試用效果等工藝性能進行了研究；研究結果表明，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性能；用澆鑄成型的硅橡膠軟模進行碳纖維復合材料構件的試制，軟模和產品外形完整、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展起來的一種新型的復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合材料預成型體及陰模的限制而產生巨大的均勻壓力，從而實現在加熱固化過程中對復合材料預成型體施壓，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品之一，具有在很寬的溫度范圍內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用較廣的是有機硅橡膠。
   國防科技大學聚合物基復合材料實驗室在軟模輔助RTM工藝一次整體成型內部結構復雜的復合材料構件上開展了研究工作，并初步取得了令人滿意的結果。這一改進型的RTM工藝與傳統RTM工藝最大的區別就是在于軟模的應用，故軟模的材料選擇、軟模的設計和制備以及最終復合材料成型過程中軟模的工藝控制是最為關鍵的環節，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工藝進行了構件制備試驗，為其在大型復雜構件中推廣應用奠定基礎。
2  實  驗
2.1  原材料
    COCA31-11加成型硫化有機硅模具橡膠：深圳市固加實業發展有限公司生產。
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儀器有限公司生產，用旋轉粘度計法測定其粘度，粘度計是上海精密科學儀器有限公司生產的NDJ-5S數顯粘度計。
2.2.2  硅橡膠基本力學性能測試
    硅橡膠基本力學性能測試方法及使用主要儀器見表1。