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RTM工艺用水溶性芯模材料的制备与性能

作　者: 高芳亮
导　师: 曾竟成
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: RTM 芯模 聚乙烯吡咯烷酮(PVP) 石英砂 力学性能 水溶性能 复合材料
分类号: TB332
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 75次
引　用: 3次
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内容摘要


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。

全文目录


表目录  7-8
图目录  8-10
摘要  10-11
ABSTRACT  11-12
第一章 绪论  12-24
  1.1 树脂传递模塑（RTM）工艺概述  12-14
    1.1.1 RTM 工艺的原理  12-13
    1.1.2 RTM 工艺的特点  13
    1.1.3 RTM 工艺的研究和应用发展状况  13-14
    1.1.4 RTM 工艺的不足  14
  1.2 水溶性芯模材料的研究现状  14-22
    1.2.1 水溶性芯模材料的种类  15-18
    1.2.2 水溶性芯模材料用填料的研究现状  18-19
    1.2.3 聚乙烯吡咯烷酮（PVP）的研究与应用现状  19-22
  1.3 选题依据与研究内容  22-24
第二章 胶粘剂性能与水溶性芯模材料制备方法  24-36
  2.1 主要原料和仪器设备  24-25
    2.1.1 主要实验原料  24-25
    2.1.2 主要实验仪器设备  25
  2.2 胶粘剂性能  25-30
    2.2.1 胶粘剂表观粘度  25-26
    2.2.2 胶粘剂适用期  26-28
    2.2.3 傅立叶红外光谱测试  28-30
  2.3 水溶性芯模材料的制备工艺步骤  30-35
    2.3.1 固体填料准备  30-31
    2.3.2 胶粘剂制备  31-32
    2.3.3 模具准备  32-33
    2.3.4 制备胶砂预混料  33
    2.3.5 装填捣实  33-34
    2.3.6 加热干燥和冷却脱模  34-35
  2.4 本章小结  35-36
第三章 水溶性芯模材料力学性能研究  36-46
  3.1 主要原料和仪器设备  36-37
    3.1.1 主要实验原料  36
    3.1.2 主要仪器设备  36-37
  3.2 性能测试与研究方法  37-39
    3.2.1 弯曲强度测试  37-38
    3.2.2 压缩强度测试  38
    3.2.3 石英砂的预处理  38
    3.2.4 工艺参数优化方法  38-39
  3.3 温度对水溶性芯模材料力学性能的影响  39-40
  3.4 胶砂质量比对水溶性芯模材料力学性能的影响  40-41
  3.5 石英砂粒径对水溶性芯模材料力学性能的影响  41-44
  3.6 石英砂预处理对芯模材料力学性能的影响  44-45
  3.7 本章小结  45-46
第四章 水溶性芯模材料水溶性能研究  46-57
  4.1 水溶性芯模材料的水溶机理  46-47
    4.1.1 PVP 的水溶机理  46-47
    4.1.2 PVP 水溶性芯模的水溶机理  47
  4.2 水溶性芯模材料水溶性能试验方法  47-51
    4.2.1 水溶性能表征  47-49
    4.2.2 水溶性能试验装置  49-50
    4.2.3 水溶性能试验步骤  50-51
  4.3 胶砂质量比对水溶性芯模材料水溶性能的影响  51-53
  4.4 石英砂粒径对水溶性芯模材料水溶性能的影响  53-54
  4.5 水温对水溶性芯模材料水溶性能的影响  54-55
  4.6 水的酸碱性对水溶性芯模材料水溶性能的影响  55-56
  4.7 本章小结  56-57
第五章 水溶性芯模材料的RTM 应用示例  57-72
  5.1 实验原材料和仪器设备  57-58
    5.1.1 实验原材料  57
    5.1.2 实验仪器设备  57-58
  5.2 模具的设计与制备  58-64
    5.2.1 缩比件形状尺寸设计  58-59
    5.2.2 芯模制备  59-61
    5.2.3 RTM 阴模的设计与制备  61-64
  5.3 RTM 工艺制备缩比件  64-71
    5.3.1 树脂体系选择  64-65
    5.3.2 预成型体制备  65-67
    5.3.3 VARTM 注射成型和固化  67-68
    5.3.4 缩比件的成型效果  68-71
  5.4 本章小结  71-72
第六章 结论与展望  72-74
致谢  74-75
参考文献  75-78
作者在学期间取得的学术成果  78

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 复合材料 > 非金属复合材料
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