真空辅助树脂传递模塑工艺

1、真空辅助树脂传递模塑工艺真空辅助树脂传递模塑工艺（VARTM/SCRIM P适用于质量要求高、小批量和尺寸 较大的制品。 它和传统的热压罐成型工艺相比， 具有模具低成本， 树脂室温固化 以及几乎不受限制的制品尺寸等突出的特点。在国外VARThE成功地用于舰船、军事设施、国防工程、航空和民用工业等领域。目前，真空辅助树脂传递注塑中 应用最广泛的工艺之一，SCRIMPTI成型工艺，是在19世纪80年代后期在RTM 工艺基础上发展起来的以低成本、 适合制作大型复合材料制品的成型工艺。 该加 工工艺的成品有较好的品质，如：孔隙率低、纤维含量高，和良好的机械性能， 并且可以将挥发性有毒气体的排放量控制在

2、最小的程度。SCRIMP真空辅助树脂传递注塑是利用薄膜将增强材料密封于单边模具上， 完全借助于真空将低黏度树脂吸入， 利用高渗透率介质沿增强材料的表面快速浸 渍，并同时向增强材料厚度方向进行浸润的加工工艺。 用这种方法加工的复合材 料，纤维含量高，制品力学性能优良，而且产品尺寸不受限制，尤其适合制作大 型制品。最近， 由于树脂体系和纺织增强材料成型技术的不断发展， 航空制造者 们也对VARTMS现出了浓厚的兴趣，主要表现为采用碳纤维-环氧树脂、碳纤维- 双马来酰亚胺树脂的复合材料。几种常用的纺织复合材料增强体和传统的开模成型工艺相比，SCRIMP成型工艺具有许多的优点。SCRIMPT 艺比手工

3、铺放节约成本约 50%，树脂浪费率低于 5%，特别是加工过程的环保性， 是SCRIMPT艺最突出的优点。在同样原材料的情况下，与手糊构件相比，复合 材料的强度、刚度或硬度及其它的物理特性可提高 30%-50%以上。产品质量不受 操作人员影响，产品性能的均匀性和重复性比开模产品好得多，缺陷也少得多。 SCRIMP由于是采用闭模成型工艺，挥发性有机物和有毒空气污染物均受到很大 程度的控制，VOC排放不超过5PPm的标准，而开模成型的苯乙烯的挥发量超过 500PPm SCRIMPX艺特别适合制造较大的制品，并且可以进行芯材、加筋结构 件的一次成型以及厚的、 大型复杂几何形状的制造， 提高了产品的整体

4、性， 而且 材料和人工的节省实为可观。采用 SCRIMP制作的构件，不论是同一构件还是构件与构件间，制品都有保持着良好的重复性。SCRIMP成型时树脂的消耗量可以进行严格控制，纤维体积比可高达 60%，制品孔隙率小于 1%。国内外复合材料生产厂家， 特别是一些造船厂、 游艇工厂和风力发电叶片厂， 目前已经有不少已经采用 SCRIM防法，但多数的制造技术在使用上都是以“试 误( TrialandError )”的方式来积累加工经验的，这样就使得制品的品质受到 很大的影响。而要充分发挥采用 SCRIMPT艺制品的特点，达到高水平的品质， 生产企业应该注意诸如：浸渍时的真空度的选择、增强材料的特性、

5、树脂黏度、 树脂种类、浸渍程度、树脂的凝胶及固化情况等。LCMX艺用纺织增强材料目前，常用的增强材料主要是玻璃纤维、碳纤维、 芳纶和高密度聚乙烯纤维等等。 而增强材料的结构可以有许多种类可供选择， 图 1 为常用的增强材料的结构形式，如机织的方格布、三维正交机织物、经编多轴 向织物、2D和3D的编织织物以及缝编织物。在复合材料加工过程中，增强材料 的结构、材质和铺放形式都直接影响到树脂浸润和加工工艺。LCMX艺技术的应用SCRIMPT艺的高纤维含量、优异的制品性能、良好的 生产重复性、 特别是低成本的快速成型， 使其制品性能可以与航空、 宇航等领域 广泛采用的热压釜工艺相媲美。随着 SCRIM

6、PS术从早期的海军军事和国防军工 领域应用向民用工业的拓展，SCRIMP工艺已经大量地应用于制造船体、船舶甲 板、巡逻艇、风机叶片、桥梁、运输壳体以及其它民用和海洋基础工程。目前 SCRIMPT艺可成型面积达185m2厚度达700mm纤维重量含量达7080%孔 隙率低于 1%的制品，其树脂浪费率低于 5%，与手工铺放相比， 节约劳动成本 50% 以上。SCRIMP制品的主要应用领域是是船体结构，瑞典海军的隐型护卫舰Visby，艇长72m是目前建造的最大的FRP夹芯结构，舰上的部件如船体、甲 板和上层建筑都也都是用SCRIMP法制造的。图2为作者在美国特拉华大学复合 材料中心主持的低成本制造大型

7、流体动力表面 项目所完成的复合材料船舵的 计算机模型和实际的增强体铺放。图中模型，高38”，宽 42”，为真实船舵大小的 1/4 。SCRIMPX艺的另一个主要应用领域是风机叶片的制造。国内目前的我国风 机叶片制造厂家由于受市场、 技术、 材料及资金等方面的影响， 大多采用湿法手糊工艺，常温固化。能够实现600KW和750KW机组叶片的批量生产。湿法手糊工 艺工艺相对简单， 不需要加温加压装置， 不需要昂贵的工装设备。 成型工艺具有 生产效率低、劳动强度大、劳动卫生条件差、产品质量不易控制、性能稳定性不 高、产品力学性能较低等的缺点， 该工艺通常只用于生产叶片长度比较短和批量 比较小的时候。 但对于大型的兆瓦级风力机叶片， 由于叶片体形庞大， 最宽处达 300cm左右，最高处大于200cm手糊成型工艺是无法胜任的。目前，国外采用 闭模的真空辅助成型工艺用于生产大