硅橡胶气囊模具的开发利用探索

1硅橡胶的性能试验11原材料加成型双组分室温硫化硅橡胶，四川晨光化工研究院生产。

　　12样品制备将液体硅橡胶的两个组分按比例搅拌均匀，浇注成2mm厚的橡胶片，根据GB/ T528 - 1998《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》、GB/ T529 - 1999《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定》、GB/ T15254 - 94《硫化橡胶与金属粘接180°剥离实验》中要求剪切成所需形状。

　　2.硅橡胶试验性能结果经过试验硅橡胶的拉伸强度为5 MPa ，完全能承受气囊内0. 5～0. 6 MPa的气压；断裂伸长率为300 ，可见硅橡胶的弹性很好，变形能力强，在充入气体后可以膨胀至所需的形状，能够达到复杂形状制件的需要；撕裂强度为14kN/ m ，剥离强度很低只有0. 218 kN/ m ，撕裂强度远大于剥离强度，所以脱模容易，不会损伤硅橡胶模具。试验表明硅橡胶的拉伸、撕裂、剥离强度较高，能够满足复合材料制作以及脱模的要求，适合制作RTM硅橡胶气囊模具。

　　3硅橡胶气囊在RTM工艺中的应用研究3. 1硅橡胶气囊制作制作一个侧面有加强筋的复合材料制件，硅橡胶气囊按照双组分加成型橡胶的硫化工艺进行浇铸、硫化、脱模。硅橡胶气囊的制作工艺流程如下图：室温条件下，将胶料和硫化剂按比例混合均匀，为保证硫化胶中不残留气泡缺陷，对混匀后的混合胶料进行减压脱泡处理。制好的硅橡胶模具，在室温下放置24小时后，在烘箱经80℃加热2～4小时后使用。

　　气囊制作完成之后，安放气嘴，测定气囊的密闭性。将气囊整体放入水槽中，待水面平静后观察气囊各部分有无气泡出现。如没有气泡浮出，则密封性良好。如果气嘴处有气泡，则重新拧紧气嘴再次试验。若气囊部分有气泡，则要详细检查漏气原因，直至气囊密封性完好。

　　3. 2工艺过程在整个过程中，注胶过程的压力确定是关键环节。气囊内的压力由传感器采集得到。在对气囊充气的导气管上安装一个压力传感器，通过信号转换将传感器采集的信息在计算机上显示出来，可以实时监测气囊内压力的变化，进而调整充模压力。确保充模的压力不大于气囊压力，否则气囊会坍塌注胶结束后，将模具升温固化。在加热之前对气囊内再充入一定的气压，确保模具温度达到树脂凝胶点温度t ge1时，硅橡胶气囊膨胀对复合材料产生的压力P ge1能够满足复合材料固化成型的要求。

　　Pge1的大小直接影响产品的外形尺寸、树脂含量、孔隙率和力学性能等。通过调节充气阀门可使压力保持在0. 3～0. 8MPa.固化完成之后，将气囊中气体放出即可脱模，复合材料构件完成。

　　囊辅助RTM试验中气囊压力与充模压力在气囊辅助RTM工艺成型试验中，试验材料是30层玻璃纤维方格布，环氧树脂。试验中参数确定为：气囊内初始压力P 0为0. 25 MPa ，注胶压力P 1为0. 2MPa ，固化压力P ge1为0. 51MPa.终得到的复合材料试件的厚度是3. 2mm ，纤维体积含量为53.85 .通过试验发现，制件的纤维体积含量随固化时压力的增大而增大。固化压力增大，纤维被压实得更为致密，故构件的纤维体积含量提高。当气囊充压压力为0. 6MPa时纤维体积含量达到60 .据文献介绍气囊辅助RTM工艺制作的复合材料制件纤维体积含量高可以达到70 以上。

　　4硅橡胶气囊模具的优点RTM所用的模具包括金属材料和非金属材料。

　　由上表可见，硅橡胶气囊模具的制造成本远低于刚性模具，硅橡胶模具的优点如下，①模具成本低，硅橡胶()价格较低，并且原料多，便于生产。

　　②模具制作时间短，间接减少人工等成本。

　　③相对于VARTM ，生产中的辅助材料少，没有一次性使用的材料，如真空袋等，降低了生产成本。

　　④膨胀压力均匀，构件不会产生薄厚不一的现象。

　　⑤生产过程中模腔是封闭的，不会挥发气体，有利于环境保护。

　　5结束语（1）加成型液体硫化硅橡胶的力学性能可以满足复合材料模具的制作要求。其拉伸强度、撕裂强度、剥离强度都大于橡胶本身的破坏强度，可以用来制作气囊模具。

　　（2）硅橡胶气囊辅助RTM工艺可以一次成型复杂结构的复合材料制件，如具有加强筋、法兰边及中空等结构的防撞板，船舶推动器的整体部件等等。

　　制件的纤维体积含量随固化时压力的增大而增大。

　　纤维体积含量与固化时气囊内压力之间的关系需要通过大量的试验研究来确定。

　　（3）硅橡胶气囊模具与刚性模具相比，模具制作成本低，制作方便，生产周期短，并且生产中所用的辅助材料少，降低了整个工艺过程的成本，具有很大的推广及研发潜力。
来源：中国模具网 

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