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RTM工艺用水溶性芯模材料的制备与性能

高芳亮  
【摘要】:某些具有复杂内部结构的复合材料结构件,因为脱模难的问题难以通过传统RTM工艺一次整体成型。水溶性芯模材料因为具有一定的力学性能和水溶性能使其成为解决上述问题的一种可能方法。本文以水溶性芯模材料为研究对象,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和商品MERKA2405作为胶粘剂,以石英砂为填料制备水溶性芯模材料。主要内容包括: (1)研究PVP溶液和MERKA2405两种胶粘剂的基本性能,包括胶粘剂的表观粘度和适用期,并通过红外光谱分析两种胶粘剂主要官能团。 (2)提出水溶性芯模材料的制备方法,对制备水溶性芯模材料的工艺参数进行了分析。研究了加热温度、胶砂质量比、石英砂粒径和石英砂预处理等工艺参数对水溶性芯模材料力学性能的影响。结果表明,PVP和MERKA2405两种胶粘剂分别在130℃和140℃左右所制得的水溶性芯模材料的力学性能最好;胶砂质量比为1.6:10时的两种水溶性芯模材料弯曲强度和压缩强度最好;石英砂粒径越小,力学性能越好;经KH550预处理的石英砂所制成的芯模材料的力学性能略优于未经处理的石英砂所制成的芯模材料。 (3)探讨了PVP水溶性芯模的水溶机理,提出了水溶性芯模材料水溶性能的表征方法并设计了水溶性能实验装置。研究了胶砂质量比、石英砂粒径、水的温度和水的酸碱度等工艺参数和溶解环境对水溶性芯模材料溶解性能的影响。结果表明,胶砂质量比越小、石英砂的粒径越大、水温越高水溶性芯模材料的水溶性能越好,酸性或碱性水环境对水溶性芯模材料的溶解有促进作用。 (4)设计了一个具有若干特定结构特征的缩比件,采用本文筛选得到的水溶性芯模材料配方制备水溶性芯模,采用RTM工艺制备了复合材料制品,考察水溶性芯模的适用性及其对复合材料制品性能的影响。


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