適用于RFI工藝樹脂膜的研究進展

王雪松，魏運召，孫鵬鵬，吳建偉

（黑龍江省科學院石油化學研究院，哈爾濱 150040）

?

適用于RFI工藝樹脂膜的研究進展

王雪松，魏運召，孫鵬鵬，吳建偉

（黑龍江省科學院石油化學研究院，哈爾濱 150040）

樹脂膜熔滲（RFI）工藝是目前綜合性能最佳的復合材料成型工藝之一，在制造大型復合材料制件和復雜形狀制件方面具有廣泛應用前景。但RFI工藝對樹脂膜的要求比較苛刻，從很大程度上限制其應用的推廣。本文總結概括了適用于RFI工藝的樹脂膜的研究進展，為研究人員提供參考。

樹脂膜熔滲；樹脂膜；RFI工藝

RFI工藝及RFI工藝用樹脂膜的研究始于20世紀70年代，由美國國家航空航天局（NASA,National Aeronautics and Space Administration）率先提出［1］。RFI工藝是一種樹脂膜熔滲和纖維預制體相結合的樹脂浸漬技術，是目前綜合性能最佳的復合材料成型工藝之一［2］。RFI工藝比RTM工藝的樹脂膜反應體系的選擇更廣泛。因此，RFI工藝用樹脂膜的研究具有一定意義。

1　適用于RFI工藝的樹脂

RFI工藝要求樹脂膜在室溫環境中具有良好的成膜性且不沾手，樹脂在工作溫度下能夠持續一段時間的低黏度，但黏度會隨溫度的升高而快速增長［3］。對樹脂膜的苛刻要求，從很大程度上限制其發展。因此，對RFI用樹脂的研究備受關注。

1.1環氧樹脂

國外對RFI用樹脂膜的研究較早，環氧樹脂作為RFI用樹脂已商品化。其中包括 Hexcel公司的HexPly@M36，是應用于航空工業領域的高性能基體樹脂。Hexcel公司的M18，它是一種使用溫度高達180℃，在低于150℃下的濕熱環境條件下吸濕率低，機械性能優異，在150℃~160℃下黏度達到8.2~15 Pa·s，凝膠時間為70~85min。還有Advanced Composite Group公司的XHTM45［4］和ICI-Fiberite研制的977系列環氧樹脂、Hercules的8551、8552環氧樹脂以及Ciba-Geigy公司的R6376環氧樹脂均為預浸料樹脂改性而來［5］，NASA和波音公司使用Hexcel3501-6型預浸料環氧樹脂體系制造的RFI用樹脂膜也成功用作13m長的商用飛機機翼蒙皮［6］；Seaway公司采用Sprint樹脂［2］膜材料，利用RFI工藝制件為歐洲造船商進行機動船體的設計、制作。

國內對RFI用樹脂膜的研究起步較晚，尚處于實驗室研究階段，不能進行工業化生產。其中，西北工業大學陳立新等［7］采用雙酚F型環氧樹脂制備出RFI用樹脂膜。天津工業大學張國利等［8］采用E51環氧樹脂制備出RFI用樹脂膜。近年來，隨著研究人員對樹脂膜研究的深入，RFI用環氧樹脂制造的復合材料也逐漸被重視起來，其中天津工業大學張國利等［9］研制的GY6010型環氧樹脂引入固化劑和促進劑制得的樹脂膜，利用RFI工藝制造出復合材料用于民用客機尾翼T型板制件。陳蔚等［6，9］就RFI用5228A環氧樹脂的制備對復合材料的影響及其在RFI工藝中的成型參數進行了研究，使得環氧樹脂在RFI工藝中得到更廣泛應用。由于環氧樹脂種類繁多、應用面廣、價格便宜等諸多優點，研究人員正致力于開發新型高性能環氧樹脂作為RFI用樹脂膜。

1.2不飽和聚酯樹脂

不飽和聚酯樹脂是熱固性樹脂中最常用的一種，具有品種多、適用廣泛和價格便宜等特點，可以在室溫下固化，常壓下成型，工藝性能靈活，特別適合大型和現場制造玻璃鋼制品。固化后樹脂綜合性能好，力學性能指標略低于環氧樹脂，但優于酚醛樹脂，同樣適用于RFI工藝。Ciba-Geigy公司的LY556、Fibrebix914型不飽和聚酯樹脂成功應用于RFI工藝中并已商品化。但不飽和聚酯樹脂的耐熱性差、力學性能等綜合性能一般。因此，對新型不飽和聚酯樹脂膜的研發迫在眉睫。

1.3雙馬來酰亞胺樹脂

雙馬來酰亞胺(BMI)是由聚酰亞胺樹脂體系派生的另一類樹脂體系，可用與環氧樹脂相同的方法加工成型，克服了環氧樹脂耐熱性相對較低的缺點，在RFI工藝中得到迅速發展。國外已經商品化的BMI樹脂有日本 MURATA Machinery Ltd公司的 Cytec5250-4 -RTM［10］型BMI樹脂，該樹脂具有低熔融黏度（100m Pa·s），適宜制造纖維體積含量較高的RFI制件。

國內對BMI樹脂膜也有研究。西北工業大學王東等［11］以丙烯基化合物改性BMI，酚酞聚芳醚砜（PES）增韌制得了滿足RFI用高性能樹脂膜。西北工業大學曹魏等［12］改性BMI 5405樹脂得到RFI用5405A樹脂膜。梁濱等［13］通過PES改性BMI樹脂得到RFI用BMI樹脂，并制成碳纖維/改性BMI復合材料。隨著改性BMI適用于RFI工藝的文章逐漸被報道，改性BMI樹脂應用于RFI工藝受到國內研究人員的重視。

1.4其他類型樹脂

隨著人們對RFI用樹脂膜的研究工作逐步深入，研究人員也發現了其他類型可以用于RFI工藝的樹脂膜。其中，氰酸酯樹脂由于其優良的高溫力學性能、耐熱性能以及介電性能等特性受到了研究人員的重視。氰酸酯樹脂的力學性能高于環氧樹脂，與BMI樹脂相當，韌性較好，但其模量稍低。另外，酚醛樹脂體系也可以用于RFI工藝。趙慧欣等［14］研究了酚醛樹脂體系應用于RFI的固化動力學，制備出了RFI用酚醛樹脂體系。由此看來，新型高性能樹脂的開發將成為研究人員下一步的工作。

2　結語

適合于RFI工藝用樹脂膜的研究工作得到了國內外研究學者的廣泛重視。其中，國外已將環氧樹脂膜與RFI工藝相結合制備出的復合材料作為航空高性能基體材料被廣泛應用。我國對于RFI樹脂膜的研究工作起步較晚，但環氧樹脂和雙馬來酰亞胺樹脂應用于RFI工藝的研究工作被大量報道，進一步的研發工作仍在繼續進行。同時，新一類的樹脂正在被廣大研究者所重視，酚醛樹脂和氰酸酯樹脂等的開發研究工作也在進行。總之，RFI用樹脂膜的研究具有可預見性的發展前景，對復合材料成型工藝的發展具有一定意義。

［1］ 張國利.T型整體壁板制件RFI工藝［D］.天津：天津工業大學，2003.

［2］ 張秀艷，王志忠，王春雨.樹脂膜滲透（RFI）成型工藝及其應用［J］.纖維復合材料，2004，21(2)：39-41.

［3］ 鞠蘇，尹昌平，劉韻.等.RFI用環氧樹脂膜的制備與應用研究［J］.材料開發與應用，2006，21(5)：1-3.

［4］ J PARK.MK Kang.A numerical simulation of the resin film infusion process［J］.Composites Structures，2003，(60)：432-437.

［5］ T Krusche.W Michaeli.Resin infusion technology for the autoclave process［J］. International SAMPE Symposium&Exhibition，1996，41(2)：1542-1550.

［6］ 陳蔚，成理，張晨乾，等.CCF300/5228A復合材料RFI工藝成型參數［J］.航天材料學報，2014，34(6)：54-61.

［7］陳立新，王亞洲，宋家樂，等.樹脂膜熔滲（RFI）工藝用環氧樹脂/DDS體系的研究［J］.材料工程，2007，(z1)：42-44.

［8］ 張國利，張鵬，李嘉祿，等.基于E51/BF3-400體系的RFI工藝用環氧樹脂膜的制備與性能［J］.固體火箭技術，2009，32(4)：465-468.

［9］陳蔚，張晨乾，成理，等.RFI用5228A環氧樹脂的制備及其對5228A/CFF300復合材料力學性能的影響［J］.玻璃鋼/復合材料，2015，5(5)：38-41.

［10］H.Uchida.T.Yamamoto.H.Takashima.Development of low-cost,damage resistant composites using RFI processing［J］.SAMPE Journal，2001，7(6)：16-20.

［11］王東，梁國正.用于RFI工藝的高性能樹脂膜的研究［J］.復合材料學報，2001，18(1)：38-41.

［12］曹魏，陳立新，梁濱，等.改性雙馬來酸酰亞胺樹脂在RFI工藝中的應用［J］.航空材料學報，2009，29(2)：66-70.

［13］梁濱，陳立新，曹魏，等.碳纖維/改性雙馬來酰亞胺復合材料RFI成型工藝數值模擬［J］.復合材料學報，2011，28(6)：59-64.

［14］ 趙慧欣，陳立新，梁濱.RFI用酚醛樹脂體系的固化動力學和TTT圖［J］.宇航材料工藝，2011，5(5)：10-14.

Research Progress of Resin Film Applied to Resin Film Infiltration

WANG Xue-song,WEI Yun-zhao,SUN Peng-peng,WU Jian-wei
(Institute ofPetrochemistry,Heilongjiang Academy of Sciences,Harbin 150040,China)

Resin film infiltration（RFI）process is one of the best comprehensive properties forming process of composite materials at present.It has wide application prospect at the manufacturingoflarge composite material parts and complexshape parts.However the RFI process is strict in resin membrane,which has limited largely its application.The paper reviewed the research progress about the resin membrane applicable to the RFI process,in order toprovide reference for researchers.

Resin film infiltration;Resin film;RFI technology

TQ320.721

A

1674-8646（2016）01-0008-02

2015-12-08

王雪松（1986-），男，黑龍江哈爾濱人，碩士研究生，研實員，從事膠黏劑研制工作。