摘 要

树脂膜熔渗(Resin Film Infusion,RFI)工艺受到越来越多的关注源于其以其低成本，适合制造大型、复杂型面、带加强筋的结构件等优点。而航天方面对耐高温、耐烧蚀等性能的要求，使用酚醛树脂必不可少。对所合成的树脂膜用于复合材料中，测试其力学性能如：拉伸-剪切性能、弯曲性能。对其合成树脂进行热性能测试，从而确定RFI成型的工艺。实验结果表明，所合成树脂配方比例为硼酚醛：RTM酚醛树脂=10%时，完全满足RFI工艺所需要求，所制备的复合材料性能也较为优良，拉伸强度最大可达40.89MPa，弯曲强度最大可达88.41MPa，确定树脂体系的熔渗温度为75℃。

关键词：RFI，酚醛树脂膜，制备工艺性，应用

Abstract

Because of its low cost,suitable for the manufacture of large,complex surface,with ribs and other structural components,resin Film Infusion (RFI) process has attracted more and more attention.With the aerospace aspects of high temperature,resistance to ablation and other performance requirements being required,the use of phenolic resin is essential.The synthetic resin films were used in the composites to test their mechanical properties such as tensile-shear properties and bending properties.The thermal properties of the synthetic resin were tested to determine the process of RFI molding.The experimental results show that the ratio of synthetic resin formula is boron phenolic:RTM phenolic resin=10%,fully meet the requirements of RFI process,the prepared composite material performance is also better,the tensile strength of up to 40.89MPa,bending strength Up to 88.41MPa,the infiltration temperature of the resin system was determined to be 75°C.

Key Words： RFI; Phenolic resin film;Preparation process;Application

目录

第1章 绪论 1

1.1 RFI工艺基本原理 1

1.2 RFI工艺优、缺点 1

1.3 RFI工艺国内外相关进展 2

1.4 RFI工艺成型基本方法 3

第2章 RFI工艺的基本原材料及相关选择 4

2.1 RFI工艺的成型原理与特点 4

2.2 基本原材料 4

2.3 树脂体系的确定 4

2.4 树脂膜的制备及性能测试 7

2.5 树脂体系固化工艺的确定 8

第3章 力学性能测试 10

3.2 拉伸性能测试 10

3.2 弯曲性能测试 12

3.3 树脂浇铸体断面形貌分析 13

3.4 流变性能测试 16

第4章 全文总结 17

参考文献 18

致谢 19

第1章 绪论

1.1 RFI工艺基本原理

在复合材料研究领域，高性能、低成本的复合材料制造技术一直深受人们的欢迎，而树脂膜熔渗 ( Resin Film Infusion,RFI)工艺适应了人们对这些要求的发展愿景。树脂膜熔渗工艺的低制造成本、适合于制造体积较为大型制件等优点，因而日益受到人们的热切关注，并且率先在航空、航天、船舶制造等领域发展起来。

树脂膜熔渗(Resin film infusion, RFI)工艺是以树脂传递模塑(RTM)的为最基本的基础，从而实现相关改进进而发展起来的树脂膜熔渗成型工艺^[2]。其基本原理是预先将树脂制备成树脂膜或稠状树脂块（要求其表面较为平整，厚度较为均一），从而铺覆在成型模具的底部，在满足相关性能要求的树脂膜的上部铺放好纤维预制件，然后，依照真空袋袋压工艺方法中的封装技术将模腔封装，在其相对保压的条件下，在预设的温度环境下采用真空技术将熔融树脂由下向上抽吸，从而均匀填满整个模腔内，再进行升温固化成型，最后在缓慢降低到室温下，进行脱模，脱模后即得到复合材料制件^[3]。

1.2 RFI工艺优、缺点

RFI工艺优点有操作较为简便、制品增强纤维含量较高、制造成本偏低、适合于制造构造较为简单、体积较为大型的平板类结构件等一系列优点，在工业方面如：航空航天、车辆和航海船舶等行业的整体成型方面具有非常广泛的应用，因而受到国内外相关科研机构的密切关注。具体特点如下：（1）工艺操作简便，加工成型工艺周期较短，成型的良品率较高，可较低成本化的快速固化成型尺寸大、精度要求较为严苛的复合材料制品；（2）RFI为在真空条件下的闭模成型工艺，树脂体系的小分子物质的挥发份含量较低，VOC的含量也符合国家IMO的相关标准，对环境污染相对更小；与此同时，其成型过程为树脂在真空条件下的加热至熔渗温度下在闭合模具中完全浸润增强纤维，其和手糊以及喷射工艺中的手工浸渍有很大区别，也与预浸料及SMC工艺中经济成本很高的机械化浸渍有很大差异。其无需RTM成型工艺中的树脂注入设备及双面模具的加工，免去了庞大的生产设备，大大地降低了成本，与此同时，单口抽真空，也有利于其真空度的保持。其在制造出性能优越的复合材料产品的同时降低其生产成本，是一种较低成本、产品质量较高的半机械化的树脂浸润纤维的工艺方法，由于进一步的工业化生产；（3）RFI成型工艺因使用的增强材料预成型技术，其预成型的形状与制品相近，且预成型体没有必要固定在模具上，因其为闭模成形，对增强纤维要求也不是特别严格，可以为连续纤维、纤维布、短切纤维毡、三维针织物以及三维编织物等，其具有高度灵活的选择性，且不同纤维织物之间可以自由组合，与此同时，也可根据实际受力环境对产品性能的要求，从而进行单行纤维增强、局部增强以及采用预埋金属件和泡沫和蜂窝夹心结构等，从而最大程度地发挥复合材料的性能，可设计性；（4）RFI成型工艺对树脂反应体系的选择相较于RTM成型工艺来说，相对宽泛，因其在高温下流动熔渗，其可以使用较高分子量的纤维，且树脂含量分布较为均匀，相对于RTM两个方向：纵向和横向的浸渍，RFI只有纵向浸渍，其为短途浸渍、浸渍路线较短，树脂浸润性能较好，因此其成型加工成的复合材料气泡较少，材料的孔隙率较低(大约为0%～0.1%)，纤维所占复合材料的总比重相对较高(纤维重量所占比接近70%)，因为其纤维为主要受力部分，所以其力学性能相对优良^[4]。

RFI工艺虽然具有以上许多优点，但其对树脂要求较高，具体要求如下：在室温上具有优良的成膜性能，特定工作温度下能够保持低粘度一定的时间，从而可以更好地完全浸润纤维预成型体，进而可提高复合材料的力学性能和表面光洁性等性能。而也源于这一对树脂基体性能的严苛要求，RFI工艺应用的推广受到了很大限制。