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复合材料真空辅助(VARI)成型技术

——潘利剑
内容提要

1VARI成型工艺简介

2VARI工艺树脂与NCF织物

3VARI成型的主要问题及技术要求

4VARI成型厚度变化规律

5VARI成型的流道设计与模拟
1VARI成型工艺简介
1VARI成型工艺简介

1.1VARI成型工艺原理

VARI(vacuumassistantresininfusion)成型技术是在真空压力下，利用树脂
的流动、渗透实现对纤维及其织物浸渍，并在真空压力下固化成型的方法。

VARI成型工艺图
1VARI成型工艺简介

1.1VARI成型工艺原理

真空袋
导流网
脱模布

压敏胶带
树脂流动通道
密封胶带
脱模剂

增强体纤维织物
真空接头

VARI成型封装示意图
1VARI成型工艺简介

1.2VARI成型工艺流程

准备模具喷涂胶衣材料铺放封装

模具清理，纤维织物，脱模布，密封胶带，真空袋
脱模剂的涂抹导流网，导流管和真空管

抽真空配树脂导入树脂脱模修整

连接树脂收集器
脱泡
和真空泵按固化工艺固化
保压，检查气密性
1VARI成型工艺简介

1.3VARI成型工艺特点

1衍生自RTM工艺，基本特点与RTM相同；

2与RTM不同，树脂流动由真空压力驱动；

3单面模具，另一面为真空袋，制品只有一面光滑；

4模具通常需要加热，满足树脂固化条件；

5机械化，自动化程度低，生产周期较长；

6生产成本低。
1VARI成型工艺简介

1.4VARI成型工艺适用领域

船舶、风机叶片、飞机等大型，超大型结构

船体风机叶片机翼壁板
2VARI工艺树脂与NCF织物

（VARI成型复合材料的两个重要组分材料）
2VARI工艺树脂与NCF织物

2.1VARI工艺对树脂要求

1黏度低，粘度范围：0.1-0.3Pa.s;

2足够长时间内黏度不变，有利于浸透、排气;

3可在较低温度下完全固化;

4固化时无需额外压力，只需真空压力;

5具有良好的力学性能，满足结构使用要求;

6具有较高的玻璃化转变温度，满足耐热要求。
2VARI工艺树脂与NCF织物

2.2VARI工艺树脂种类

聚酯树脂、乙烯基树脂、环氧树脂、双马树脂、氰酸酯树脂等。

成本较低，强度和性能相对较高，主要
耐热性较差，主要应用于航空航天领域
应用于船舶领域。，风机叶片也大多采
用环氧树脂。
2VARI工艺树脂与NCF织物

2.3VARI树脂低粘度平台（工艺窗口）预报
VARI树脂两个重要工艺参数：注胶温度，操作时间

树脂粘度-温度曲线树脂粘度-时间曲线

根据具体结构，选择合适
VARI树脂要求：粘度对同一种树脂，通常二者
的注胶温度，同时满足粘
低，操作时间长
不可兼得度和工艺操作时间要求
2VARI工艺树脂与NCF织物

2.4树脂固化特性

不同升温速率下树
树脂固化温度
脂体系的DSC分析

升温速率0℃/min峰值温度

（固化温度）峰值温度

起始固化温度

最佳交联固化温度范围外推法求升温速率为0℃/min固
升温速率0℃/min起始固化温度化起始温度和峰值温度
（凝胶温度）
2VARI工艺树脂与NCF织物

2.4树脂固化特性

△H

固化时间

-50050100150200250300350400
t/min

等温DSC扫描
2VARI工艺树脂与NCF织物

2.5NCF织物

NCF（non-crimpfabrics）织物是利用先进的经编技术将连续的长纤维经多层平直铺放并进
行Z向缝合而形成的无卷曲的定向结构织物。

NCF织物普通机织物
2VARI工艺树脂与NCF织物

2.5NCF织物

与普通织物结构上的差别：

NCF织物的纱线是伸直而相互平行的，而普通织物的线是卷曲的。
NCF织物为多层结构，目前最多可达八层，而普通织物一般只有两层。
NCF织物各层之间用缝线线缝合，纱线不容易移动，而普通织物的纱线容易滑动。

（1）更好的拉伸性能；（2）更高的抗疲劳性能；

（3）更高的损伤容限；（4）更好的浸润性，更高的工作效率。

与普通织物性能上的差别
3VARI成型的主要问题及技术要求
3VARI成型的主要问题及技术要求

3.1VARI成型的主要问题

1出现干斑、干区；（局部渗透率变化、流道效应等）

2夹杂气泡；（漏气、树脂脱泡不干净，小分子挥发等）

3厚度或纤维体积含量不均匀；（压力梯度等）

4纤维体积含量低。（固化压力低，不超过一个大气压力等）
3VARI成型的主要问题及技术要求

3.2VARI成型的技术要求

1采用粘度低、力学性能好的树脂;

2树脂粘度应在0.1~0.3Pa·