適用于RFI工藝樹脂膜的研究進(jìn)展

王雪松，魏運(yùn)召，孫鵬鵬，吳建偉

（黑龍江省科學(xué)院石油化學(xué)研究院，哈爾濱 150040）

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適用于RFI工藝樹脂膜的研究進(jìn)展

王雪松，魏運(yùn)召，孫鵬鵬，吳建偉

（黑龍江省科學(xué)院石油化學(xué)研究院，哈爾濱 150040）

樹脂膜熔滲（RFI）工藝是目前綜合性能最佳的復(fù)合材料成型工藝之一，在制造大型復(fù)合材料制件和復(fù)雜形狀制件方面具有廣泛應(yīng)用前景。但RFI工藝對(duì)樹脂膜的要求比較苛刻，從很大程度上限制其應(yīng)用的推廣。本文總結(jié)概括了適用于RFI工藝的樹脂膜的研究進(jìn)展，為研究人員提供參考。

樹脂膜熔滲；樹脂膜；RFI工藝

RFI工藝及RFI工藝用樹脂膜的研究始于20世紀(jì)70年代，由美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA,National Aeronautics and Space Administration）率先提出［1］。RFI工藝是一種樹脂膜熔滲和纖維預(yù)制體相結(jié)合的樹脂浸漬技術(shù)，是目前綜合性能最佳的復(fù)合材料成型工藝之一［2］。RFI工藝比RTM工藝的樹脂膜反應(yīng)體系的選擇更廣泛。因此，RFI工藝用樹脂膜的研究具有一定意義。

1　適用于RFI工藝的樹脂

RFI工藝要求樹脂膜在室溫環(huán)境中具有良好的成膜性且不沾手，樹脂在工作溫度下能夠持續(xù)一段時(shí)間的低黏度，但黏度會(huì)隨溫度的升高而快速增長(zhǎng)［3］。對(duì)樹脂膜的苛刻要求，從很大程度上限制其發(fā)展。因此，對(duì)RFI用樹脂的研究備受關(guān)注。

1.1環(huán)氧樹脂

國(guó)外對(duì)RFI用樹脂膜的研究較早，環(huán)氧樹脂作為RFI用樹脂已商品化。其中包括 Hexcel公司的HexPly@M36，是應(yīng)用于航空工業(yè)領(lǐng)域的高性能基體樹脂。Hexcel公司的M18，它是一種使用溫度高達(dá)180℃，在低于150℃下的濕熱環(huán)境條件下吸濕率低，機(jī)械性能優(yōu)異，在150℃~160℃下黏度達(dá)到8.2~15 Pa·s，凝膠時(shí)間為70~85min。還有Advanced Composite Group公司的XHTM45［4］和ICI-Fiberite研制的977系列環(huán)氧樹脂、Hercules的8551、8552環(huán)氧樹脂以及Ciba-Geigy公司的R6376環(huán)氧樹脂均為預(yù)浸料樹脂改性而來［5］，NASA和波音公司使用Hexcel3501-6型預(yù)浸料環(huán)氧樹脂體系制造的RFI用樹脂膜也成功用作13m長(zhǎng)的商用飛機(jī)機(jī)翼蒙皮［6］；Seaway公司采用Sprint樹脂［2］膜材料，利用RFI工藝制件為歐洲造船商進(jìn)行機(jī)動(dòng)船體的設(shè)計(jì)、制作。

國(guó)內(nèi)對(duì)RFI用樹脂膜的研究起步較晚，尚處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，不能進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。其中，西北工業(yè)大學(xué)陳立新等［7］采用雙酚F型環(huán)氧樹脂制備出RFI用樹脂膜。天津工業(yè)大學(xué)張國(guó)利等［8］采用E51環(huán)氧樹脂制備出RFI用樹脂膜。近年來，隨著研究人員對(duì)樹脂膜研究的深入，RFI用環(huán)氧樹脂制造的復(fù)合材料也逐漸被重視起來，其中天津工業(yè)大學(xué)張國(guó)利等［9］研制的GY6010型環(huán)氧樹脂引入固化劑和促進(jìn)劑制得的樹脂膜，利用RFI工藝制造出復(fù)合材料用于民用客機(jī)尾翼T型板制件。陳蔚等［6，9］就RFI用5228A環(huán)氧樹脂的制備對(duì)復(fù)合材料的影響及其在RFI工藝中的成型參數(shù)進(jìn)行了研究，使得環(huán)氧樹脂在RFI工藝中得到更廣泛應(yīng)用。由于環(huán)氧樹脂種類繁多、應(yīng)用面廣、價(jià)格便宜等諸多優(yōu)點(diǎn)，研究人員正致力于開發(fā)新型高性能環(huán)氧樹脂作為RFI用樹脂膜。

1.2不飽和聚酯樹脂

不飽和聚酯樹脂是熱固性樹脂中最常用的一種，具有品種多、適用廣泛和價(jià)格便宜等特點(diǎn)，可以在室溫下固化，常壓下成型，工藝性能靈活，特別適合大型和現(xiàn)場(chǎng)制造玻璃鋼制品。固化后樹脂綜合性能好，力學(xué)性能指標(biāo)略低于環(huán)氧樹脂，但優(yōu)于酚醛樹脂，同樣適用于RFI工藝。Ciba-Geigy公司的LY556、Fibrebix914型不飽和聚酯樹脂成功應(yīng)用于RFI工藝中并已商品化。但不飽和聚酯樹脂的耐熱性差、力學(xué)性能等綜合性能一般。因此，對(duì)新型不飽和聚酯樹脂膜的研發(fā)迫在眉睫。

1.3雙馬來酰亞胺樹脂

雙馬來酰亞胺(BMI)是由聚酰亞胺樹脂體系派生的另一類樹脂體系，可用與環(huán)氧樹脂相同的方法加工成型，克服了環(huán)氧樹脂耐熱性相對(duì)較低的缺點(diǎn)，在RFI工藝中得到迅速發(fā)展。國(guó)外已經(jīng)商品化的BMI樹脂有日本 MURATA Machinery Ltd公司的 Cytec5250-4 -RTM［10］型BMI樹脂，該樹脂具有低熔融黏度（100m Pa·s），適宜制造纖維體積含量較高的RFI制件。

國(guó)內(nèi)對(duì)BMI樹脂膜也有研究。西北工業(yè)大學(xué)王東等［11］以丙烯基化合物改性BMI，酚酞聚芳醚砜（PES）增韌制得了滿足RFI用高性能樹脂膜。西北工業(yè)大學(xué)曹魏等［12］改性BMI 5405樹脂得到RFI用5405A樹脂膜。梁濱等［13］通過PES改性BMI樹脂得到RFI用BMI樹脂，并制成碳纖維/改性BMI復(fù)合材料。隨著改性BMI適用于RFI工藝的文章逐漸被報(bào)道，改性BMI樹脂應(yīng)用于RFI工藝受到國(guó)內(nèi)研究人員的重視。

1.4其他類型樹脂

隨著人們對(duì)RFI用樹脂膜的研究工作逐步深入，研究人員也發(fā)現(xiàn)了其他類型可以用于RFI工藝的樹脂膜。其中，氰酸酯樹脂由于其優(yōu)良的高溫力學(xué)性能、耐熱性能以及介電性能等特性受到了研究人員的重視。氰酸酯樹脂的力學(xué)性能高于環(huán)氧樹脂，與BMI樹脂相當(dāng)，韌性較好，但其模量稍低。另外，酚醛樹脂體系也可以用于RFI工藝。趙慧欣等［14］研究了酚醛樹脂體系應(yīng)用于RFI的固化動(dòng)力學(xué)，制備出了RFI用酚醛樹脂體系。由此看來，新型高性能樹脂的開發(fā)將成為研究人員下一步的工作。

2　結(jié)語

適合于RFI工藝用樹脂膜的研究工作得到了國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者的廣泛重視。其中，國(guó)外已將環(huán)氧樹脂膜與RFI工藝相結(jié)合制備出的復(fù)合材料作為航空高性能基體材料被廣泛應(yīng)用。我國(guó)對(duì)于RFI樹脂膜的研究工作起步較晚，但環(huán)氧樹脂和雙馬來酰亞胺樹脂應(yīng)用于RFI工藝的研究工作被大量報(bào)道，進(jìn)一步的研發(fā)工作仍在繼續(xù)進(jìn)行。同時(shí)，新一類的樹脂正在被廣大研究者所重視，酚醛樹脂和氰酸酯樹脂等的開發(fā)研究工作也在進(jìn)行?？傊?，RFI用樹脂膜的研究具有可預(yù)見性的發(fā)展前景，對(duì)復(fù)合材料成型工藝的發(fā)展具有一定意義。

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［3］ 鞠蘇，尹昌平，劉韻.等.RFI用環(huán)氧樹脂膜的制備與應(yīng)用研究［J］.材料開發(fā)與應(yīng)用，2006，21(5)：1-3.

［4］ J PARK.MK Kang.A numerical simulation of the resin film infusion process［J］.Composites Structures，2003，(60)：432-437.

［5］ T Krusche.W Michaeli.Resin infusion technology for the autoclave process［J］. International SAMPE Symposium&Exhibition，1996，41(2)：1542-1550.

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［7］陳立新，王亞洲，宋家樂，等.樹脂膜熔滲（RFI）工藝用環(huán)氧樹脂/DDS體系的研究［J］.材料工程，2007，(z1)：42-44.

［8］ 張國(guó)利，張鵬，李嘉祿，等.基于E51/BF3-400體系的RFI工藝用環(huán)氧樹脂膜的制備與性能［J］.固體火箭技術(shù)，2009，32(4)：465-468.

［9］陳蔚，張晨乾，成理，等.RFI用5228A環(huán)氧樹脂的制備及其對(duì)5228A/CFF300復(fù)合材料力學(xué)性能的影響［J］.玻璃鋼/復(fù)合材料，2015，5(5)：38-41.

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［11］王東，梁國(guó)正.用于RFI工藝的高性能樹脂膜的研究［J］.復(fù)合材料學(xué)報(bào)，2001，18(1)：38-41.

［12］曹魏，陳立新，梁濱，等.改性雙馬來酸酰亞胺樹脂在RFI工藝中的應(yīng)用［J］.航空材料學(xué)報(bào)，2009，29(2)：66-70.

［13］梁濱，陳立新，曹魏，等.碳纖維/改性雙馬來酰亞胺復(fù)合材料RFI成型工藝數(shù)值模擬［J］.復(fù)合材料學(xué)報(bào)，2011，28(6)：59-64.

［14］ 趙慧欣，陳立新，梁濱.RFI用酚醛樹脂體系的固化動(dòng)力學(xué)和TTT圖［J］.宇航材料工藝，2011，5(5)：10-14.

Research Progress of Resin Film Applied to Resin Film Infiltration

WANG Xue-song,WEI Yun-zhao,SUN Peng-peng,WU Jian-wei
(Institute ofPetrochemistry,Heilongjiang Academy of Sciences,Harbin 150040,China)

Resin film infiltration（RFI）process is one of the best comprehensive properties forming process of composite materials at present.It has wide application prospect at the manufacturingoflarge composite material parts and complexshape parts.However the RFI process is strict in resin membrane,which has limited largely its application.The paper reviewed the research progress about the resin membrane applicable to the RFI process,in order toprovide reference for researchers.

Resin film infiltration;Resin film;RFI technology

TQ320.721

A

1674-8646（2016）01-0008-02

2015-12-08

王雪松（1986-），男，黑龍江哈爾濱人，碩士研究生，研實(shí)員，從事膠黏劑研制工作。