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淺談真空輔助成型(VARI)環氧復材新技術

2011-06-07   瀏覽次數:106

        VARI(VacuumAssistedResinlnfusion,簡稱真空輔助成型)技術是一種新型的復合材料低成本、高性能成型技術,近年來在航空領域受到廣泛的重視;基體樹脂是VARI技術的基礎材料。

        目前國針對VARI工藝開發了一系列基體樹脂,環氧樹脂是其中重要品種。據中國環氧樹脂行業協會專家介紹,以前適合VARI工藝的高性能基體樹脂在國內還是空白。

        為此,北京航空制造工程研究所自主開發了高性能VARI工藝基體樹脂BA9912,分析測試結果表明:該樹脂具有良好的力學性能、耐熱性能和工藝性能,能夠滿足VARI成型工藝要求,適合在航空航天領域中應用。

        VARI技術是一種新型的復合材料低成本、高性能成型技術,近年來在航空領域受到廣泛的重視。VARI技術是在真空下利用樹脂的流動、滲透實現對纖維及其織物浸漬,并在真空下固化的成型方法。 

        該成型技術特點是成本低、產品孔隙率低、性能與熱壓罐工藝接近、適合制造大型結構等。對于大尺寸、大厚度的復合材料制作,是一種十分有效的成型方法。

        中國環氧樹脂行業協會(www.epoxy-e.cn)專家介紹說,而采用以往的復合材料成型工藝,較大的模具選材困難且成本昂貴、制造十分困難,尤其是大厚度的船舶、車、飛機等結構件。美國已進行了VARI技術F-35、P-3、S-3、C-5、C-130等機型上試驗及驗證工作。

        VARI技術在其他國防領域(導彈儀器艙段、潛艇壁板等)也進行了大量的應性研究。因此具有巨大的應用前景。國外針對VARI工藝開發的一系列基體樹脂,除環氧樹脂外尚有有酯樹脂、乙烯基樹脂、環氧樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂、氰酸酯樹脂等。其中聚酯樹脂、乙烯基樹脂由于強度和耐熱性差,成本低,主要用于船舶領域,航空航天領域主要采用低粘度環氧樹脂、雙來酰亞胺樹脂。 

        國內目前針對VARI工藝開發的樹脂只有BA9911,屬于乙烯基—雙馬來酰亞胺樹脂改性體系,具有較好的耐熱性和阻燃性,但不能滿足航空航天構件的要求,適合VARI工藝的高性能基體樹脂在國內還是空白。

        中國環氧樹脂行業協會專家表示,因此開發高性能VARI工藝基體樹脂,是開展該復合材料低成本技術在航空航天領域應用研究、縮短與國外差距的基本前提。北航工程所的專家在BA9912樹脂的配制中,經過大量試驗和分析比較,選用了低黏度高性能的TDE-85環氧樹脂,研制了低黏度高活性的BA-1固化劑、高效的BA-2固化促進劑,實現了BA9912樹脂的中溫固化,滿足了VARI低成本成型工藝的低黏度要求。據中國環氧樹脂行業協會專家介紹,其過程并不復原。 

        具體過程是:按適當配比稱取TDE-85環氧樹脂、BA-1固化劑和BA-2促進劑,先將TDE-85環氧樹脂與BA-2促進劑混合攪拌10min,再加入BA-1固化劑繼續攪拌20min,抽真空除去攪拌過程中產生的氣泡,即可制得棕黃色透明的BA9912中溫固化環氧樹脂體系。

        BA9912樹脂澆注科的制備則是這樣的:在澆注料模具上均勻涂上適量的硅脂脫模劑,在120℃烘箱中處理0.5h,將脫氣后的BA9912棚旨澆注入模具之中,升溫到120保溫固化4h再在150t下后處理2h以消除內應力,停止加熱自然冷卻至室溫,取出BA9912澆注料制作相應試驗件,測試其力學性能和耐熱性能。

        最后制備G0827/BA9912復合材料,按照VARI成型技術主要工藝流程,使用G0827經編織物和BA9912樹脂,通過VARI成型工藝制備了G0827/BA9912復合材料層壓板,其固化條件主要為120℃下保溫4h。根據相應國軍標的要求制作了相應性能的試樣件,分別測試了G0827/BA9912復合材料的力學性能和耐熱性能,結果全部達到要求。


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