高粘度阻燃树脂的复合材料成型工艺的模拟仿真及优化

摘要

复合材料以其比重小、强度高、制作成形方便、可设计性强和维护成本低等一系列优点，使其在航空航天、公共交通运输、基础设施、等领域得到了广泛的应用。但是复合材料的基体材料绝大部分是高分子有机材料，燃烧时产生大量的烟雾粉尘和有毒气体，存在着安全隐患。
　　 因此复合材料的优良的阻燃性能成为其可以广泛应用的前提。目前复合材料的阻燃方法主要有反应型阻燃和添加型阻燃。从经济性和阻燃效果方面考虑，本文选用氢氧化铝(ATH)作为阻燃填料，ATH在高温下就会分解为氧化铝和水，生成的氧化铝粉末起到隔绝氧气的作用，而水变成水蒸汽既能隔绝空气又能吸收更多热量，另外ATH是两性氢氧化物，其可以中和烟雾中有毒的酸碱性物质HC1、NH3等。但是树脂中加入填料后，粘度变大，导致复合材料成型工艺困难。
　　 本文采用数字粘度仪对不同温度和促进剂下添加氢氧化铝(ATH)的不饱和聚酯树脂(UPR)的粘度和凝胶时间进行测试，研究温度和促进剂对粘度和凝胶时间的影响。用单向法测试玻璃纤维毡各向的渗透率。然后通过获取的实验数据作为参数，采用一复合材料部件模型，用RTM和VARTM工艺进行模拟仿真。
　　 实验结果表明:
　　 (1)温度对初始粘度和平均粘度的大小起主要性作用，但是，在不添加固化剂的情况下，树脂的粘度随着时间的变长而逐渐变大。
　　 (2)在设定的间隔下，温度对凝胶时间的影响要大于促进剂。
　　 (3)玻璃纤维毡的各向渗透率基本相等。
　　 模拟仿真结果表明:
　　 (1)对于RTM和VARTM工艺，如果注口相对于出口较大时，可以断定这两种工艺的灌注时间基本相同，因此对于此种情况，在实际生产中，选择VARTM工艺比较好，VARTM可以更好的避免干斑的出现。
　　 (2)如果注口相对于出口较小时，注口越小，RTM和VARTM工艺的灌注时间差距越大，VARTM工艺的灌注时间要小于RTM。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 复合材料液体模塑成型技术

1．3 树脂的阻燃

1．4 复合材料液体模塑成型工艺模拟研究进展

1．5 课题研究内容

2 UPR加ATH填料后粘度和固化特性研究

2．1 实验原料及实验方案

2．2 测试结果及分析

2．3 本章小结

3 针织毡渗透率的研究

3．1 纤维增强体的渗透率

3．2 渗透率的测试方法

3．3 实验内容及计算分析

3．4 实验结果及分析计算

3．5 本章小结

4 高粘度树脂灌注过程仿真模拟

4．1 LCM工艺的模拟软件

4．2 模拟方案

4．3 模拟正确性验证

4．4 模拟结果及分析

4．5 本章小结

5 结论

参考文献

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