《RIM增强技术》word版.doc

RIM 增强技术摘要：近年来，反应注射成型（Reaction Injection Molding，简称“RIM”）工艺以其投资成本低、生产方式灵活的特点而在汽车零部件生产中得到了广泛应用。作为RIM工艺的必要补充，RIM 增强技术则通过聚氨酯基体与增强材料的复合，不仅保持了RIM 工艺的基本优点，同时还提高了材料的热稳定性、强度和其他力学性能，因此自20世纪80年代以来，RIM 增强技术在汽车制造业中得到了迅速发展和广泛应用。RIM 增强技术包括增强反应注射成型技术（Reinforced Reaction Injection Molding，简称“RRIM”）和结构反应注射成型（Structural Reaction Injection Moulding，简称“SRIM”）技术。RRIM是利用高压冲击使两种单体物料及短纤维增强材料得以混合，混合材料在模腔内经快速固化反应后形成制品。SRIM又称为垫增强反应注射成型，其成型特点是，先在模具内铺垫上由玻璃纤维无规组成的非编织毡，再以反应注射成型工艺注射物料得到制品。与普通的增强反应注射成型工艺相比，SRIM工艺的特点是纤维长，充填量大，一般可高达6070，因此增强效果更好，适用于汽车结构件的制造。attachment=148116 图1 RRIM工艺示意图一，RRIM工艺特点通常，RRIM工艺所使用的原材料包括树脂体系和增强材料两类。其中，应用最多的树脂材料是聚氨酯、不饱和聚酯树脂和环氧树脂。在汽车塑料零件上，尤以聚氨酯最为常见。聚氨酯是由聚醚和异氰酸酯两个组分组成的，这两个组分在常温下均为液态，它们是通过计量泵或计量缸来计量和输送的。常用的增强材料有云母、玻璃纤维粉、硅石灰、玻璃微珠、硫酸钡等。通常，为了改善增强材料与树脂的粘接强度，需要采用增强偶联剂对上述增强材料进行表面处理。attachment=148117 图2 RRIM常用的缸式计量及混合设备为了将增强材料添加到树脂组份中，需要采用混合设备使它们得到充分混合。通常是将两种材料分别计量好，然后将它们放入一个容器内，经一定时间的搅拌，使增强材料和树脂达到良好的混合状态。当添加了一定比例的增强材料后，原料的粘度被大大提高，磨损性也显著增加，此时如果采用高压计量泵进行加工，很可能会在极短的时间内使其损坏。一般，需要采用经硬化过的计量缸，并且混合头也需要经过特殊的硬化处理。为了提高原料的流动性，改善产品的充模性能，可以在原料中添加一定比例的压缩气体，如氮气、二氧化碳或空气等，从而使原料在被注入到模具中后，可以利用气体压力的释放来辅助原料充模，最终获得质量较高的制品。在此，所使用的充气装置被称作核化装置。相对于普通的RIM工艺，RRIM工艺中所使用的模具往往具有更高的模内压力，因此RRIM模具材料必须具有较高的硬度，以确保模具的使用寿命。总的说来，采用RRIM工艺生产制品具有如下特点： 产品设计自由度大，可以生产大尺寸部件； 成型压力低（0.350.7MPa）,比注塑工艺的压力低很多；3.5-7 bar 反应成型时无模内应力； 随着增强材料的加入，制品的耐磨性和耐热性可得到提高； 制品的收缩率低，尺寸稳定性好； 制品表面质量好，可进行在线喷漆。基于上述特点，使得采用RRIM工艺制造的车身外饰零件具有足够的潜力来替代金属零件，而且使用的面在逐渐增多。attachment=148118二，SRIM工艺特点SRIM工艺所使用的原材料多为双组份的聚氨酯材料，其增强材料主要是玻璃纤维毡，它是通过热压的方式成型或者预成型的。由于使用玻璃纤维毡作为增强材料，因此SRIM工艺无须在树脂材料中添加增强材料，其采用的设备仍然是标准的RIM计量混合设备，即采用高压计量泵的高压浇注机。玻璃纤维毡的预成型则采用热压成型设备。通常，经玻璃纤维毡增强的SRIM制品可获得更大的机械强度，因此而使得SRIM工艺更多地被用于汽车结构件的制造，例如衣帽架、仪表板骨架、门板骨架等。由于其模具的制造成本相对较低，因此在批量相对较小的场合应用较多。一般，采用SRIM工艺生产的制品具有上述RRIM制品的大部分特点,如成型压力低，制品的收缩率低等。但是，由于玻璃纤维毡的存在,制品的表面一般比较粗糙,不能用于外观件上。三，应用案例2001年中期，通用汽车公司开发出了一种新型的被称作“Protec”的6.5ft（1ft=30.48cm）长的RIM复合材料车厢和车尾门系统，作为 Chevrolet Silverado皮卡车的选配件。与传统的采用热压成型塑料衬里的钢制车厢所不同的是，整个Protec车厢单元是用复合材料制成的。其中，车厢中的挡泥板和车尾门外板均采用了RRIM技术制造而成，所用的增强材料为云母。此外，单件式的车厢和车尾门内侧是用50长玻纤增强聚氨酯(SRIM)复合材料制造而成。在车厢和车尾门内部，还喷涂了一层黑色的 “溅射漆”，从而使部件外表获得了坚韧、细粒状的表面纹理，同时具有抗紫外线功能。据介绍，采用SRIM和RRIM复合材料后，使得整车重量减轻了约50lb（1lb=0.4536kg），仅车尾门就比钢制产品轻了15lb。attachment=148119 2004年，通用汽车公司在其DENALI 皮卡上，采用了由RRIM工艺制成的挡泥板，据说相对于SMC材料的挡泥板而言，其重量减轻了30%；相对于金属挡泥板而言，其重量则减轻了50%。此外,目前正在欧洲生产的德国大众CROSS POLO车的挡泥板也采用RRIM工艺生产。在大众汽车公司的GOLF A5及TOURAN等欧版车型中，在发动机舱和车身之间有一块层隔音零件, 通常叫做前围隔音垫。它由两层组成，一层为2.53mm厚的RRIM聚氨酯隔音层，所采用的增强材料是密度和硬度相对较高的硫酸钡(BaSO4)。在RRIM聚氨酯的后面还添加了一层平均30mm厚的软质聚氨酯泡沫，局部达到40mm。在吸音和隔音材料的共同作用下，使发动机的噪音被很好地阻挡在座舱系统之外。attachment=148120 在通用汽车公司的BUICK车型中，衣帽架和备胎盖均采用SRIM工艺制造而成。对于这类形状和结构都相对比较简单的零件，一般不需要予成型玻璃纤维毡。其中，备胎盖的浇注采用的是普通的RIM机器，先将一张玻璃纤维毡加热后，放入模腔内，然后RIM机器将液体物料浇到玻璃纤维毡上。当浇完PU原料后，将模具完全合拢，材料在模内反应固化后即成型出制品。近年来，RRIM和SRIM工艺在欧洲及北美的汽车零部件制造领域中得到了广泛应用，其制品在强度方面完全可以和金属材料加工的制品相媲美，而在重量上又比金属制品轻很多，因此很好地满足了汽车轻量化的发展趋势，在汽车制造业中具有广泛的应用潜力。骨架材料 一种聚氨酯结构反应模塑 (SRIM)技术在欧美已有广泛使用，可以有效减轻零部件的质量。其工艺过程是：先预成型表皮，将玻纤毡放入模具，然后再注入聚氨酯树脂，熟化成型(微发泡)。用这种工艺可生产多种汽车饰件，如门内饰板、衣帽架、仪表板骨架和顶棚骨架等。SRIM的优点是可以根据零部件力学性能的不同，灵活设计壁厚、弧度或加强筋。与注塑等产品相比，SRIM具有较低的车内噪声，还能提高产品的物理性能，如密度更低、延伸率更高、不容易产生臭味及发霉问题等，可以创造出舒适的车内环境。 国内现有的车门板的生产技术是，事先在模具中铺入玻璃纤维，然后注入组合科，合模后熟化模塑出所需的汽车仪表板、门板、空调罩等内饰件。另一种技术是短切玻璃纤维喷射成型。 RIM、RRIM技术成型的聚氨酯制品在汽车上主要用于转向盘。保险杠、车身壁板，发动机罩、行李箱盖。散热器格栅、挡泥板、扰流板等。RRIM制品的质量只有钢材的55%，但零件表面质量和尺寸稳定性需进一步改进，用量不是很大。【英文篇名】连续毡/聚氨酯复合材料SRIM工艺过程研究Research on SRIM Process of Continuous Strand Mat/Polyurethane Composites【作者中文名】唐红艳; 王继辉; 张林文; 徐鹏遥;【作者英文名】TANG Hong-yan1; WANG Ji-hui1; ZHANG Lin-wen2; XU Peng-yao3 （1.School of Materials Science and Engineering; Wuhan University of Technology; Wuhan 430070; China; 2.Beijing Fiber Reinforced Polymer Academy; Beijing 102101; 3.China Unicom Dongguan; Dongguan 523000; China）;【作者单位】武汉理工大学材料科学与工程学院; 北京玻璃钢研究设计院; 中国联通东莞分公司 武汉;【文献出处】武汉理工大学学报, Journal of Wuhan University of Technology, 编辑部邮箱 2007年 10期期刊荣誉：中文核心期刊要目总览ASPT来源刊CJFD收录刊【关键词】聚氨酯; 结构反应注射成型; 连续毡; 渗透率;【英文关键词】polyurethane; structural reaction injection molding（SRIM）; continuous strand mat; permeability;【摘要】采用SRIM工艺制备了连续毡/聚氨酯(PU)复合材料,对SRIM工艺过程进行了理论模拟和实验研究。采用二级Arrhenius方程描述PU聚合时的动力学行为,通过绝热温升测量获得动力学参数,建立了PU聚合时的动力学模型。采用Brookfield流变仪研究并建立了PU聚合反应时的粘度模型。采用达西定律描述了充模过程中PU的流动行为。测量得到了充模过程中注射口处的压力上升曲线:当压力低于0.4 MPa时,压力上升的实验值与模型预测值吻合较好。【英文摘要】SRIM was used to produce continuous glass strand mat reinforced polyurethane(PU) composites.The process of SRIM was researched through modeling and experimental aspects.A second order Arrhenius equation described PU polymerization kinetics.The kinetic model was established by using the kinetic data which were obtained from the adiabatic temperature rise measurement.The viscosity model of PU polymerization was developed by using Brookfield rheometer data.Darcy s law described PU flow behavior wit.【基金】国家“863”项目(2001AA335020)低密度长玻璃纤维增强PU-RIM材料制备研究 推荐 下载阅读CAJ格式全文 下载阅读PDF格式全文 【英文篇名】Study on Synthesis of Low Density Long Fiber Enforced PU-RIM Materials【作者中文名】杜俊超; 孙海欧; 于文杰;【作者英文名】DU Jun-chao; SUN Hai-ou; YU Wen-jie（Liming Research Institute of Chemical Industry; Luoyang 471001; China）;【作者单位】黎明化工研究院; 黎明化工研究院 河南洛阳; 河南洛阳;【文献出处】化学推进剂与高分子材料, Chemical Propellants & Polymeric Materials, 编辑部邮箱 2007年 01期期刊荣誉：ASPT来源刊CJFD收录刊【关键词】长玻璃纤维注射工艺（LFI）; 结构反应注射成型（SRIM）; 聚氨酯（PU）;【英文关键词】LFI; SRIM; PU;【摘要】对低密度长玻璃纤维注射工艺(LFI)用聚氨酯材料的配方、工艺条件和制品性能进行了研究。得出较佳配方(质量份)为:聚醚多元醇(平均官能度4左右)100,复配延迟催化剂YC-10.8,水0.61.0,物理发泡剂58,泡沫稳定剂B88701.02.0,异氰酸酯指数1.051.15;工艺条件为:料温35左右,模具温度5055,脱模时间4.55min。【英文摘要】The formulation,the technological conditions and the product properties of polyurethane materials for low density long fiber injection(LFI) process were studied.It is found that the optimum formulation(mass) is polyether polyols(average functionality 4) 100 parts,mixed delay catalyst YC-1 0.8 parts,water 0.61.0 parts,physical foaming agent 58 parts,foam stabilizer B8870 1.0 2.0 parts;the isocyanate index is 1.051.15;the technological conditions are the raw material temperature of about 35,the mould t.【英文篇名】Effects of SRIM Process on Surface Performance of Polyurethane Composites【作者中文名】唐红艳; 王继辉; 陈淳; 秦志文;【作者英文名】TANG Hong-yan1; WANG Ji-hui1; CHEN Chun2; QIN Zhi-wen1（1.Materials Science and Engineering College; Wuhan University of Technology; Wuhan430070; China; 2.Beijing Fiber Reinforced Polymer Academy; Beijing 102101; China）;【作者单位】武汉理工大学材料科学与工程学院; 北京玻璃钢研究设计院; 武汉理工大学材料科学与工程学院 湖北武汉; 湖北武汉;【文献出处】高分子材料科学与工程, Polymer Materials Science & Engineering, 编辑部邮箱 2007年 05期期刊荣誉：中文核心期刊要目总览ASPT来源刊中国期刊方阵CJFD收录刊【关键词】结构反应注射成型; 表面性能; 附加表层; 局部保压; 激光共聚焦扫描显微镜;【英文关键词】structural reaction injection molding; surface performance; additional surface layer; local input of holding pressure; confocal-LSM;【摘要】采用结构反应注射成型工艺制备的纤维增强聚氨酯复合材料制件(简称SRIM制件)的表面性能差,提高表面性能是SRIM工艺制备高品质产品的关键技术之一。文中研究了SRIM工艺对制件表面性能的影响以及改善方法,即选择适当的无纺织物作为附加表层或在局部保持适当的压力水平。激光共聚焦扫描显微镜的研究结果表明,采用两种不同无纺织物的组合对SRIM制件表面性能的改善效果优于单一无纺织物;保持压力8.0 MPa,同时采用无纺织物B和C,可以明显改善SRIM制件的表面性能,粗糙度为0.30m,表面观察不到玻璃纤维的痕迹,仅出现细微的桔皮状和极少量的黑色缩痕。【英文摘要】Polyurethane(PU) composite parts prepared by SRIM process(SRIM parts) usually have poor surface performance.Improving the surface performance is one of the key technologies for preparing SRIM parts with high quality.Effects of SRIM process on the surface performance of SRIM parts were studied,and presented advanced technologies for improving the surface performance by using appropriate additional surface layers or local input of holding appropriate pressure.Confocal-LSM micrographs show,the effect of combin.结构反应注射成型技术及其研究进展 推荐 下载阅读CAJ格式全文 下载阅读PDF格式全文 【英文篇名】SUMMARIZATION AND RESEARCH PROGRESS ON STRUCTURAL REACTION INJECTION MOLDING【作者中文名】唐红艳; 王继辉;【作者英文名】Tang Hongyan; Wang Jihui（School of Materials Science and Engineering; Wuhan University of Technology; Wuhan 430070; China）;【作者单位】武汉理工大学材料科学与工程学院; 武汉理工大学材料科学与工程学院 武汉;【文献出处】工程塑料应用, Engineering Plasti