近几年来,复合材料的RTM(Resin Transfer Molding)成型技术成为航空航天复合材料结构低成本技术的主流,特别是RTM成型技术与复合材料复杂结构整体制造技术的结合,如美国F-22的机翼中至少有350个零件用RTM方法制造,不仅尺寸精度高、成本低,而且还使原设计的600件复合材料结构整合成200件左右,135000个紧固件减少为600个,大大提高了结构完整性和服役性能。
对于复合材料复杂结构整体制造技术,复合材料构件形状精度和尺寸精度的近净型性是现代制造技术水平的重要标志,其中的关键就是预定型技术和定型剂技术等,而RTM工艺是其中的一个重要环节。只有在采用合适的RTM专用树脂的同时对织物及其结构进行预制,才能得到近净形的预成型体。预成型体制造技术是采用定型剂、缝纫或编织的方法把增强材料固定成与制品相同形状的技术,得到的制品称为预成型体。定型剂定型纤维或织物制备预成型体是20世纪90年代初以来开发的一种新颖、易实施的预成型技术。通过将少量固体树脂均匀分散在纤维或织物表面,加温加压、冷却和脱模工序而获得制品净尺寸预成型体。定型剂预成型在一定程度上克服或弥补了编织预成型技术的不足,对质量要求高,性能稳定,结构复杂的制品尤为重要,尤其适用于制备结构形状复杂的大型制品,在保证产品质量、缩短生产周期及自动化方面具有重要意义,是低成本化的有效途径。采用固体定型剂制备预成型体的方法有溶液法和粉末法两种。航空用RTM成型先进复合材料的定型剂一般都是环氧或BMI类。
本研究中所采用的双马定型剂性能与Cytec的CYCOM782改性双马定型剂类似,该定型剂常温下为固态,能溶解于丙酮溶剂而制备成溶液状定型剂,并能制备成粉末状定型剂。定型剂主组分为双马来酰亚胺,能与双马树脂相容,在180℃下固化,其定型条件与CYCOM782定型剂相同,在100~120℃/15~30min下预成型,该温度下双马定型剂未完全固化,只在此温度下定型剂熔化,有一定的流动性,能够浸润纤维,冷却到室温时又变成固体,从而保证了预成型体的整体性。