瓦克硅膠真空袋在復合材料真空模壓技術上的應用
瓦克有機硅真空袋(SVB)是由有機硅材料/柔性織物/有機硅材料制成的三明治夾層結構,這一技術具有創造性地解決了復合材料行業的真空成型工藝,成功替代一次性塑料真空袋的方法。真空成型是利用一面模具加一面硅膠袋的方式來制備大型復合材料部件。可重復使用的有機硅真空袋在真空成型工藝中發揮著重要的作用,不僅簡化了密封和成型工藝操作,同時大大降低生產成本,在真空樹脂導入時,極大的保證了復合材料產品質量穩定性和完整性。
在目前的材料中,先進樹脂基復合材料,常見的有不飽和聚酯(UP),乙烯基樹脂(VE),酚醛樹脂,環氧樹脂(EP),三聚氰胺,和飽和聚酯,因其質輕高強而得到廣泛的應用。針對復合材料的制造工藝也在不斷在提高和創新,到目前為止已出現大量的生產方法,由初的手糊工藝[1],發展到機械化的噴射,拉擠,模壓等工藝,再到現在興起的真空導入工藝。
真空導入工藝公諸于世很久了,這個工藝在1950 年出現了記錄。近幾年國內對真空導入的應用推廣力度越來越大。由于傳統工藝對人工的消耗及設備的高成本投入,人們越來越多的趨向于真空袋的真空樹脂導入工藝,其具有靈活、簡便、高效等特點得到廣泛的應用。早應用于航天航空等特種領域,后來慢慢應用于高要求的民用產品。
在真空導入工藝中,塑料的真空袋發揮著不小的作用,但塑料真空袋在鋪設過程中極為復雜,且耗費大量的人力和工時,更重要的是塑料真空袋為一次性產品,且成本高,在經濟效益和環保概念上處于絕對的弱勢,為此瓦克化學推出鉑催化交聯的兩組分硅橡膠ELASTOSIL? C 1200,是一款專門制備可重復使用的有機硅真空袋,為復合材料生產工藝提供了簡單和高效的解決方案。
實驗材料及方法
1.1 真空包原材料
瓦克雙組份有機硅,牌號ELASTOSIL? C1200 A/B,瓦克專用增強織物,牌號WACKER FABRIC C, 瓦克專用粘結膠,牌號WACKER ELASTOSIL? E 41/E43。
1.2 制包工具及輔材
氣動膠槍或雙組份噴膠機(MVP),刷子,剪刀,模具(底模),π型密封條,樹脂倒流通道。
1.3 制包方法
步:鋪設樹脂倒流通道,如圖1.在真空袋四周根據模具形狀布置π型密封條,用于密封真空袋,形成可抽真空的空間,對后續真空灌注樹脂起到非常重要的作用。π型材可以任意形狀裁切,兩個π型材的粘接可以選用WACKER專門用于硅膠粘接的硅膠ELASTOSIL? E 41/43。如果成型件具有較大厚度(>6mm), 可用蠟片在模具上預留出產品的厚度。
第二步:如圖2.在模具上涂覆層硅膠。在室溫條件下,固化10-20分鐘,使層硅膠固化80%-90%后,涂覆第二層硅膠。
圖1. 準備密封墊圈

圖2. 噴涂ELASTOSIL? C 1200


圖2. 噴涂ELASTOSIL? C 1200

圖3. 鋪設織物Fabric C
第三步:如圖3.在涂覆第二層硅膠后,開始鋪設預先根據模具形狀裁切好的增強織物FABRIC C,并用毛刷將增強織物全部浸潤在第二層硅膠上,避免氣泡的引入。待在室溫下固化10-20分鐘后,即固化80%-90%后涂覆后一層硅膠。
第四步:如圖4.涂覆好后一層硅膠后,在室溫下固化1h至硅膠固化完全。根據客戶的需求,可以調節硅膠和增強布層數。取自:國際復合材料工業技術展覽會
第三步:如圖3.在涂覆第二層硅膠后,開始鋪設預先根據模具形狀裁切好的增強織物FABRIC C,并用毛刷將增強織物全部浸潤在第二層硅膠上,避免氣泡的引入。待在室溫下固化10-20分鐘后,即固化80%-90%后涂覆后一層硅膠。

圖4. 噴涂后一層ELASTOSIL? C 1200
第五步:待硅膠完全固化后,即可脫模待用。
通常制備一個2平方米的真空包需要耗時2小時,與傳統的塑料袋真空袋的鋪設過程相比,大大節省了時間和勞動強度。制備好的真空袋建議在100-150℃下后處理1.5-2小時,進一步增加真空袋的機械強度。
1.4 復合材料真空樹脂導入成型

如圖5所示為真空導入示意圖,在模具上鋪增強材料(玻璃纖維,碳纖維,夾心材料等復合材料所需增強材料),然后將有機硅真空包鋪設在模具之上,并抽出體系中的空氣,在模具型腔中形成一個負壓,利用真空產生的壓力把樹脂通過預鋪的樹脂流道導入到纖維層中,樹脂在負壓作用下充滿整個型腔,待制品固化后,卷起真空包即可從模具上得到復合材料制品。有機硅真空包的使用方便快捷,收卷好的真空包放到架子上即可等待下次使用。圖6所示為真空包脫模收卷過程。
結 論
瓦克化學推出的可重復使用真空包技術與傳統的薄膜技術相比,使復合材料部件的生產更簡單,生產效率顯著提高,重復使用有效的降低生產成本,尤其是對環境無毒無害。ELASTOSIL? C 1200更以優異的機械性能和長期使用壽命,廣泛的應用在游艇,汽車,風電,休閑體育及農業和園藝等。

圖6 有機硅真空包制備復合材料-脫模

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