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24 一种快速比较纤维／树脂渗透率的方法研究 2011年7月 一 种快速 比较纤维 ／树脂渗透率的方法研究 史俊虎 ，余启勇，王满昌，林 明 (中国船舶重工集团公司第七二五研究所，洛阳双瑞风电叶片有限公司，洛阳 471039) 摘要：本文使用一种简单易行的方法对采用真空灌注成型时纤维／树脂间的渗透率进行 了测量，在外界条件一定的情况 下，通过本方法能够对真空辅助工艺中不同的纤维增强材料的渗透率进行量化对比。实验结果表明，利用本方法能简单快速 地判断多种树脂／纤维组合的渗透率的相对差值，这对于采用真空辅助成型制备大型复合材料制品时的选材具有一定的指导 作 用 关键词 ：真空辅助成型；渗透率 中图分类号 ：TB332 文献标识码 ：A 文章编号：1003—0999(2011)04—0024—04 先进树脂基复合材料以其优异的性能获得 了广 1 理论推导 泛应用。真空辅助成型 (VARI)工艺是一种大型树 一 般情况下，假设树脂流过预制件 的过程相当 脂基复合材料制件的低成本液体模塑成型技术，它 于不可压缩流体通过多孔介质的过程。流体流经多 主要利用真空负压排出纤维中的气体实现树脂对纤 孔介质的宏观理论沿两条途径发展：一是可 以从统 维的浸渍 ¨。该工艺仅需要一个单面刚性模具，不 计的微观理论发展，并指出如何导出一定的宏观定 需要热压罐等大型成型设备，极大地节省了模具及 律 ；另一种途径是从实验确定的经验定律出发，这些 设备的投资 J。真空辅助成型工艺制备的复合材料 定律一般为宏观定律，如Darcy定律 。 制品质量均一、稳定，克服了手糊工艺的缺陷。 目前 Darcy定律避免了对渗流的微观流体动力学现 这种真空辅助成型工艺 已成为制造大型复合材料制 象的描述 ，而代以宏观的统计平均概念，将所有的纤 件的主流工艺。例如 目前国内外均采用真空辅助成 维和树脂间的相互作用概括为综合反映纤维体渗透 型的方法制造大型兆瓦级风电叶片及游艇壳体 J。 特性的参数一渗透率。渗透率可表征流体流过多孔 真空辅助成型时，渗透率是表征流体在增强材 介质纤维织物的难易程度，其值越大，说明树脂流过 料中流动阻力的重要参数，流体对纤维浸润的好坏 纤维床的阻力就越小。 直接影响到复合材料制品性能的优劣 J。如何快速 由Darey定律可知： 测量或比较树脂与纤维之间的渗透性能，一直是人 Q=K (1) 们研究的热点内容。例如东华大学的梁晓宁 研究 另外 ， 了厚铺层结构纤维增强体渗透性能，并使用了自行 Q=vA(1一og) (2) 研发的在线监测系统，这种系统能够较精确反应铺 其 中，Q为流量 ；为流速 ；A为横截面积 ； 为 层厚度、渗透率 以及测试液渗透时间的关系，但需要 纤维体积含量 。 的设备较为复杂。 目前大部分生产企业仍采用真空 一 曼 辅助成型，记录树脂在一定时间内的流动距离 以判 一 ×10。 断树脂在纤维中的渗透性能，但这种方法只能够通