用于RTM工艺的软模材料的工艺性能

    摘  要：本文对COCA31-11有机硅橡胶模具的硅橡胶的粘温特性、试件基本力学性能及软模试用效果等工艺性能进行了研究；研究结果表明，硅橡胶的浇铸温度在25度~30度之间可以满足浇铸成型工艺窗口要求，当硅橡胶硫化工艺为：30度硫化24h、90度后硫化1h时可以保证软模具有良好的力学性能；用浇铸成型的硅橡胶软模进行碳纤维复合材料构件的试制，软模和产品外形完整、尺寸准确，证明了COCA31-11硅橡胶可以作为软模辅助RTM工艺中软模材料使用。
1  前  言
    热膨胀模塑法是七十年代中期发展起来的一种新型的复合材料固化成型方法，它是以热膨胀材料为芯模，刚性材料(金属)为阴模，复合材料置于芯模与阴模之间，当模具受热后，由于芯模的体积膨胀受到复合材料预成型体及阴模的限制而产生巨大的均匀压力，从而实现在加热固化过程中对复合材料预成型体施压，其中热膨胀材料一般为有机硅橡胶、聚甲基丙烯酰亚胺等。硅橡胶是有机硅聚合物中的重要产品之一，具有在很宽的温度范围内长时间保持弹性的特性，因此作为热膨胀芯模材料研究成熟且应用较广的是有机硅橡胶。
   国防科技大学聚合物基复合材料实验室在软模辅助RTM工艺一次整体成型内部结构复杂的复合材料构件上开展了研究工作，并初步取得了令人满意的结果。这一改进型的RTM工艺与传统RTM工艺最大的区别就是在于软模的应用，故软模的材料选择、软模的设计和制备以及最终复合材料成型过程中软模的工艺控制是最为关键的环节，因此有必要对软模进行深入的研究。
    本文在研究确定的软模热膨胀性能基础上，进一步对这种软模材料的工艺性能进行深入研究，掌握其基本力学性能，确定该种硅橡胶的浇铸工艺窗口及硫化工艺条件，同时对该种材料用于RTM工艺进行了构件制备试验，为其在大型复杂构件中推广应用奠定基础。
2  实  验
2.1  原材料
    COCA31-11加成型硫化有机硅模具橡胶：深圳市固加实业发展有限公司生产。
2.2  实验方法和仪器
2.2.1  硅橡胶粘度-温度特性测试
    将硅橡胶胶料两组分加热到所需的温度后，将两组分混合并搅拌一分钟，再将混合后的胶料置于JWC-32C精密恒温槽中，恒温槽是上海思尔达科学仪器有限公司生产，用旋转粘度计法测定其粘度，粘度计是上海精密科学仪器有限公司生产的NDJ-5S数显粘度计。
2.2.2  硅橡胶基本力学性能测试
    硅橡胶基本力学性能测试方法及使用主要仪器见表1。