d) 由于精心设置的树脂分配系统，使树脂胶液先迅速在长度方向上充分流动填充，然后在真空压力驱动下在厚度方向缓慢浸润，改善了浸渍效果，减少了缺陷发生。 5.2.3.4 共注射RTM技术
美国特拉华大学复合材料中心的 John W. Gillespie Jr等[25]人提出了一种改进型的RTM 工艺——共注射 RTM（Co-injection Resin Transfer Molding，简称 CIRTM），可以让两种以上的树脂能同时注入模具中以浸渍纤维预成型体，用于制备多功能层复合材料结构。
(1)共注射RTM工艺原理
图4 共注射RTM成型工艺示意图
如上图4所示为共注射RTM制备一体化复合材料的工艺示意图，与普通RTM不同的是，共注射RTM工艺是由两套RTM注射系统分别将两种不同种类的树脂同时注入预先铺设好预成型体并抽真空的模具中[26]。可通过调节两套注射系统的注射压力来实现两种胶液在模腔中同步浸润各自不同的纤维增强体，充模完成后进行共固化操作。
(2) 共注射RTM工艺特点
共注射RTM在制备不同树脂体系的多层复合材料结构上具有显著优势。但是当两种树脂注射条件和固化条件相差较大时，共注射及共固化条件的确定仍是难题。John W. Gillespie Jr 的研究小组首先通过数值分析和有限元模拟的方法对共注射工艺过程中两种树脂横向流动机理进行了研究 [27]，并且对树脂在浸渍过程中的横向流动进行了定量分析。研究结果表明，如果采用CIRTM工艺制备大尺寸构件或树脂的粘度相差很大时，两种功能层预成型体之间应该需要一个完全不可渗透的隔层。
5.2.4 影响RTM成型工艺的因素
RTM成功的关键是正确地分析、确定和控制工艺参数。主要工艺参数有注胶压力、注胶温度、注胶速度等。这些参数是相互关联、相互影响的。 5.2.4.1 注胶压力的影响
压力是影响RTM工艺过程的主要参数之一[28]。压力的高低决定模具的材料要求和结构设计，高的压力需要高强度、高刚度的模具和大的合模力。如果高的注胶压力与低的模具刚度结合，制造出的制件就要超差。
RTM工艺希望的是在较低压力下完成树脂压注。为降低压力，可采取以下措施：降低树脂粘度；适当的模具注胶口和排气口设计；适当的纤维排布设计；降低注胶速度。 5.2.4.2 注胶速度的影响
注胶速度同样也是一个重要的工艺参数。注胶速度取决于树脂对纤维的润湿性和树脂的表面张力及粘度，受树脂的活性期、压注设备的能力、模具刚度、制件的尺寸和纤维含量的制约。人们希望获得高的注胶速度，以提高生产效率。从气泡排出的角度，也希望提高树脂的流动速度，但不希望速度的提高会伴随压力的升高。
另外，充模的快慢与RTM的质量影响也是不可忽略的重要因素。纤维与树脂的结合除了需要用偶联剂预处理以加强树脂与纤维的化学结合力外，还需要有良好的树脂与纤维结合紧密性[29]。这通常与充模时树脂的微观流动有关。现在，有关研究人员用充模时的宏观流动来预测允模时产生夹杂气泡、熔接痕甚至充不满模等缺陷。用微观流动来估计树脂与纤维之间的浸渍和存在于微观纤维之间的微量气体的排除量(通常用电子显微镜才能检测)。由于树脂对纤维的完全浸渍需要一定的时间和压力，较慢的充模压力和一定的充模反压有助于改善RTM的微观流动状况。但是，充模时间增加降低了RTM的效率。所以，这一对矛盾也是目前的研究热点。 5.2.4.3 注胶温度的影响
注胶温度取决于树脂体系的活性期和最小粘度的温度。在不至太大缩短树脂凝胶时间的前提下，为了使树脂在最小的压力下使纤维获得充足的浸润，注胶温度应尽量接近最小树脂粘度的温度。过高的温度会缩短树脂的工作期：过低的温度会使树脂粘度增大，而使压力升高，也阻碍了树脂正常渗入纤维的能力。较高的温度会使树脂表而张力降低，使纤维床中的空气受热上升，因而有利于气泡的排出。
5.2.5 RTM成型工艺的应用
目前RTM的应用已覆盖了建筑、交通、电讯、卫生、航空航天等各领域。 5.2.5.1 航空航天领域
航空航天领域对树脂基复合材料的要求较高，如:耐热性高、力学性能优异、制件精度高、性能分散性小。要达到如此高的要求用传统的成型工艺虽能实现，但制品的成本较高，生产效率低。而RTM技术制造高性能复合材料的方面具有明显的优越性。
Dauglas公司在NASA ACT(美国国家航空与航天局咨询中心)合同的资助下，开展了使用RTM制造机身与机翼结构的研究工作。制造出了1.2m×1.8m,并带有6根50mm高、6mm厚的增强筋壁板。同时Douglas公可已用RTM/增强材料缝合物研制了大型运输机机身蒙皮[30]。
RTM的另一个重要的应用是制造高性能雷达罩[31]。它具有结构均匀、致密、空隙率低、表面光滑、尺寸精度及准确度高的特点，从而为雷达罩具有优良的介电性能提供了可靠的保证。航空工业总公司637研究所用RTM工艺已制成了几种战斗机雷达罩，主要有：歼-10战斗机、米格-21战斗机、歼-8战斗机雷达罩等。
5.2.5.2 汽车与卫生用品
RTM工艺在汽车制造业中的应用是非常广泛。Tooling化学公司制造的汽车底盘保护板;丰田新4WD雪暴车的车顶和后侧部，每台采用了37kg的RTM成型件;大和运输的宅急便用厢式货车的前箱盖(宽1.7m，约10kg)和头灯罩(3.5kg);北关工业使用CF/AF混织布成型汽车用的后稳定气翼和后支柱，卡车用导风板;日本的中国工业公司，整体成型安装用筋和凸台的汽车用前档泥板;英国的Plaxton汽车厂，Excaliburh和Premiere两种新型汽车的下侧面板，前后盖以及储物箱门.都是用RTM工艺制造的[32]。 5.2.5.3 其他方面
RTM工艺制造的复合材料的应用覆盖了许多领域，美国Addax利用碳纤维和环氧树脂制造了工业水冷却塔驱动轴的旋翼叶和CAT扫描仪底盘板。Poiycycle公司将环氧树脂用于与单向S-2G玻璃纤维复合的碳纤维编织管和芳纶纤维编织的套管，从而制成了0. 56m的自行车手柄。
大荣产业的NTT的共用电话亭的屋顶；地下探查机机壳和蓄电池壳体；电杆上变压器的壳体；三菱电机用VARI法成型微波中继补偿天线的开口直径3m的主反射镜；稚马哈发动机公司成型了高尔夫手推车车体(20kg)，采用加热电铸模具的快速成型法，一件的周期为30min。北关工业使用CF/AF混织布成型的风力发电Wells涡轮叶片。
5.2.6 前景展望
近些年来RTM技术得到长足发展。TRM技术主要涉及材料学、流体力学、化学流变学、计算机仿真模拟及实时监控技术等诸多交叉学科，是当前国际复合材料最活跃的研究领域之一。纵观国内外RTM的研究发展动态，RTM技术的研究方向主要包括:低粘度高性能树脂体系的制备及其化学动力学和流变特性、纤维预成型体的制备及渗透特性、成型过程的计算机仿真模拟技术、成型过程的在线监控、模具的优化设计[33]、新型工艺设备的开发等。
5.3 缠绕成型技术与特点
缠绕成型是在控制纤维张力和预定线型的条件下，将连续的纤维粗纱或布带浸渍树脂胶液后连续地缠绕在相应于制品内腔尺寸的芯模或内衬上，然后在室温或加热的条件下使之固化成型制成一定形状制品的方法。
缠绕成型工艺：
缠绕的工艺过程一般包括芯模和内衬的制造、树脂胶液的配制、纤维热处理和烘干、浸胶、胶纱烘干、在一定张力下进行缠绕、固化、检验、加工成制品等工序。
影响缠绕制品性能的主要工艺参数有纤维的浸胶、胶液含量及分布、胶纱烘干、缠绕张力、纱片缠绕位置、固化制度、缠绕速度、环境温度等，这些因素多半紧密地联系在一起。合理的选择工艺参数是充分发挥原料的特性、制造高质量的缠绕制品的重要环节。
纤维浸胶：含胶量高低直接关系到制品的重量和厚度。含胶量过高，制品的强度降低，成型和固化时流胶严重；含胶量过低，制品孔隙率增加，气密性、耐老化性、剪切强度均下降。
缠绕张力：张力的大小、各纤维束之间张力的均匀性以及各缠绕层之间纤维张力的均匀性，对制品的质量影响极大、合适的缠绕张力可以使树脂产生预应力，从而提高树脂抵抗开裂的能力。各纤维束之间如果张力不匀，当承受载荷时，纤维会被各个击破，使总体强度的发挥大受影响。为使制品各缠绕层在张力作用下不出现内松外紧现象，应使缠绕张力有规律的递减，以保证各层都有相同的初始应力。缠绕张力将直接影响制品的密实程度和空隙率，且对纤维浸渍质量和制品的含胶量影响很大。
缠绕速度：缠绕速度是指纱线速度应控制在一定的范围之内。速度过小则生产效率低，速度过快则树脂容易溅洒、胶液浸不透或杂质易吸入。
固化制度：固化制度是指保证树脂充分固化的重要条件，直接影响制品的物理力学性能。固化制度包括加热的温度范围、升温速度、恒温温度及时间、降温冷却等。要根据制品的不同性能要求采用不同的固化制度，且不同的树脂系统，固化制度也不相同，一般都要根据树脂的配方、制品性能要求以及制品的形状、尺寸及构造情况，通过实验来确定合理的固化制度。
根据纤维缠绕成型时树脂基体的物理化学状态不同，分为干法缠绕、湿法缠绕和半干法缠绕三种。
（1）干法缠绕 干法缠绕是采用经过预浸胶处理的预浸纱或带，在缠绕机上经加热软化至粘流态后缠绕到芯模上。由于预浸纱（或带）是专业生产，能严格控制树脂含量（精确到2%以内）和预浸纱质量。因此，干法缠绕能够准确地控制产品质量。干法缠绕工艺的最大特点是生产效率高，缠绕速度可达100～200m/min，缠绕机清洁，劳动卫生条件好，产品质量高。其缺点是缠绕设备贵，需要增加预浸纱制造设备，故投资较大此外，干法缠绕制品的层间剪切强度较低。
（2）湿法缠绕 湿法缠绕是将纤维集束（纱式带）浸胶后，在张力控制下直接缠绕到芯模上。湿法缠绕的优点为：①成本比干法缠绕低40%；②产品气密性好，因为缠绕张力使多余的树脂胶液将气泡挤出，并填满空隙；③纤维排列平行度好；④湿法缠绕时，纤维上的树脂胶液，可减少纤维磨损；⑤生产效率高（达200m/min）。湿法缠绕的缺点为：①树脂浪费大，操作环境差；②含胶量及成品质量不易控制；③可供湿法缠绕的树脂品种较少。
（3）半干法缠绕 半干法缠绕是纤维浸胶后，到缠绕至芯模的途中，增加一套烘干设备，将浸胶纱中的溶剂除去，与干法相比，省却了预浸胶工序和设备；与湿法相比，可使制品中的气泡含量降低。
三种缠绕方法中，以湿法缠绕应用最为普遍；干法缠绕仅用于高性能、高精度的尖端技术领域。
缠绕成型的优缺点：
纤维缠绕成型制品除了具有一般复合材料制品的优点之外，还有其他成型工艺所没有的特点。
（1）比强度高 缠绕成型玻璃纤维增强复合材料的比强度比刚高三倍，比钛高四倍、这是由于缠绕制品所采用的增强材料是连续玻璃纤维，其拉伸强度很高。甚至高于合金钢。同时纤维的直径很细，因此使得连续纤维表面上的微裂纹的尺寸和数量较少，从而减少了应力集中，使得连续纤维具有较高的强度。此外，连续纤维特别是无捻粗纱3由于没有经过纺织工序，其强度损失大大减少。
（2）避免了布纹交织点与短切纤维末端的应力集中 复合材料顺纤维方向的拉伸强度的大小主要由纤维的含量和纤维的强度来决定的。在复合材料制品中，增强纤维是主要的承载物、而树脂是支撑和保护纤维，并在纤维间起着分布和传递载荷的作用。据实验测得，在玻璃纤维两端产生的拉应力为零，向纤维内部则逐渐增加，应力曲线平滑连续。就纤维与树脂之间的剪切应力而言，纤维的两端最大，中间区域为零。因此，采用短切纤维做增强材料的复合材料制品强度，均低于纤维缠绕成型复合材料制品。
（3）可使产品实现等强度结构 纤维缠绕成型可使产品结构在不同方向的强度比最佳。也就是说，在纤维缠绕结构的任何方向上，均可使设计的制品的材料强度与该制品材料实际承受的强度基本一致，使产品实现等强度结构。
目前，缠绕成型工艺是各种复合材料成型方法中机械化和自动化程度较高的一种。该工艺采用的增强材料大多是连续纤维——无捻粗纱和无纬带材料，减少了纤维布、毡等的纺织及加工费用，因此相对降低了复合材料的成本。
但是缠绕成型存在以下缺点。
（1）在缠绕特别是湿法缠绕过程中易形成气泡，造成制品内空隙过多，从而会降低层间剪切强度并降低压缩强度和抗失稳能力。因此，要求在生产过程中，尽量采用活性较强的稀释剂、控制胶液黏度，改善纤维的浸润性及适当增大纤维张力等措施，以便减少气孔和空隙率。
（2）缠绕复合材料制品开孔周围应力集中程度高。作为一个缠绕制品，为了连接配件而开口进行的切割、钻孔或开槽等都会降低缠绕结构的强度。因此，这就要求设计合理，制品完全固化后尽量避免切割、钻孔等破坏性的加工。
（3）缠绕过程中纤维的张力控制要适度，纱带宽及搭接尺寸要严格控制。且必须排布均匀，否则会造成复合材料制品中纤维的初始应力不匀，内外松紧不等，产品强度受到影响。
（4）制品形状有局限性。缠绕制品多为圆柱体、球体及某些正曲率回旋体，如管、罐、