RTM成型工艺及发展现状
树脂传递模塑成型工艺(Resin Transfer Molding,简称RTM)是在闭合模腔中预先铺覆好增强材料,然后将热固性树脂注入到模腔内,浸润其中的增强材料,树脂在室温或升温条件下固化脱模,得到两面光滑制品的一种高科技复合材料液体模塑成型技术。
RTM工艺通常有以下五个步骤:
1、从卷材上裁剪增强材料并铺叠在一起;
2、对增强材料加热预成型,使其具有一定的形状;
3、按照制品的形状修建预成型体;
4、冲模(包括预成型体的铺放,树脂的注射以及固化);
5、脱模,后加工。
RTM与缠绕、拉挤等几种低成本技术的综合比较见表1-1。

从表1-1可看出,RTM在这几项低成本制造技术中的综合优势是比较明显的。同时RTM工艺作为一种闭模成型工艺,工作环境清洁,注射压力低,对模具的刚度要求也比较低(成本低),与其他复合材料成型工艺相比,这是其显著的特点,而且模具所需的锁紧力比较低。预成型体可根据制品的形状单独成型,可以比较方便的实现质量控制及自动化。
闭模成型工艺的另一个主要优点是可以控制苯乙烯的挥发。美国职业安全和卫生条例近制定了一项关于降低苯乙烯挥发限度的法律,从原来的100ppm降到50ppm。 美国的大气质量管理机构依照遵循加利福尼亚第1162号规章所规定的苯乙烯排放量标准,要求使用专门的低苯乙烯含量系统或应用能够控制苯乙烯释放量在树脂重量4%以下的工艺来成型制品。
RTM工艺初是为了使用飞机雷达罩成型而发展起来的。随着RTM技术的发展,航空航天领域越来越多地采用RTM技术成型高性能复合材料制件。Boeing公司用编织结构增强体/RTM技术制造了“J”形机骨架。道格拉斯公司采用缝合结构增强体/RTM技术研制了机翼和机身蒙皮。对于这种带加筋结构的复合材料,利用RTM技术比一般传统的复合材料成型技术(预浸热/热压罐法)加工时间减少50%以上,且能提高复合材料的抗冲击性能,改善制件加强筋好蒙皮之间的整体性。空中客车公司利用碳纤维/玻璃纤维混杂织物作为增强材料,中温固化环氧树脂为基体树脂,利用RTM技术批量生产A321发动机吊架尾部整流锥体。利用RTM技术制备的机头雷达罩等结构,具有刚度高、透波性能好等优点,在各种型号的飞机上得到了广泛应用。
汽车工业的发展以及纤维增强复合材料在汽车构件中的应用为RTM工艺的发展提供了一个契机。为满足汽车车体结构轻量化,制备高性能高品质汽车承力结构,同时又能满足环境要求和工业化汽车生产的需要,工业化RTM工艺制备汽车结构的复合材料技术近年来得到迅速发展和应用。著名汽车厂商如福特、雪铁龙等竞相在汽车结构上采用复合材料。而作为我国大力发展的汽车工业,面对一个发展良机,对这种效率高污染小综合效益好的RTM复合材料成型工艺,国内厂商也开始投入大量人才力和物力加以应用研究和普及推广,推动了汽车的轻量化、低油耗、高安全性,减少环境污染和降低汽车的使用综合成本。
此外,在铁路系统和船舶领域,RTM工艺也得到广泛应用。如在铁路系统中用RTM成型工艺制备高速列车(磁浮列车)的车身、内部设备、装修装饰件以及承重结构等。在民用船舶领域,比如生产轻质高速的私人游艇、帆船、救生艇、渔船以及豪华客轮,在军用领域,随着舰船本身隐身性能的提高,具有刚度高、耐腐蚀、抗生物附着、透波性能好、良好隐身性能的复合材料已开始研究和开发,制作工艺也到日益完善,比如RTM成型桅杆,具有外观光滑漂亮,尺寸精度高,质量稳定,厚度均匀的优点,相关性能也达到技术要求。
RTM工艺是近几年国内外开展研究工作为活跃的领域之一,在设备、工艺和材料及理论研究等几个方面都已有长足的发展。目前对树脂充模的流动机理已初步掌握,并建立了相关的液体流动模型。RTM技术也在快速的朝着更高的技术更广的应用领域发展,伴随而来的是清洁、自动、快速、低成本高质量的复合材料制造技术和低压力、低投资的设备及模具。进一步研究缺陷形成机理和影响因素,建立高效、准确的RTM成型工艺过程和模拟模型、相关软件和技术的进一步完善,可使其对实际制造过程具有准确的预测、指导和实时控制功能,以保证构件的内部质量。
随着我国经济的发展,RTM工艺将会越来越成熟并将在国民经济的多个领域得到更加广泛的应用。








































