高性能復合材料在要求同時具有質量輕和高強度的應用領域毫無疑問地贏得了重要地位。然而,這種材料必須比現有工藝的成型速度更快,成本更低。
預浸料的問世避免了一度成為標準工藝的、冗長的手工濕法手糊工藝,并且可以改善產品質量和一致性。因此,產品固化環節成為整個生產過程的焦點,特別是如何避免使用熱壓罐固化,因為購買和使用熱壓罐的成本都非常高。于是既可以加快生產速度、節約成本,又可以使產品保持與熱壓罐工藝相同質量的非熱壓罐(OoA)工藝成為復合材料行業的新寵。
代替熱壓罐的方法包括:真空袋法、滾壓法、壓力袋法。其中,真空袋法受關注。該工藝是在抽真空的情況下形成大為1個大氣壓的壓力,在固化爐或加熱模具上固化成型高質量產品,而不像傳統熱壓罐法,所需壓力幾乎要達到10個大氣壓。這就要求預浸料能夠在低溫、低壓條件下固化,生產出高質量產品。
早期曾試圖在固化爐中成型幾乎沒有改性的熱壓罐成型用預浸料,但是沒有取得成功。于是工程師們開始致力于開發可以在低溫下固化的樹脂體系,固化溫度通常低于100℃。這種第一代OoA預浸料只適用于制作原理樣機和便宜的模型。然而,用21世紀初開發的OoA體系可以生產出高質量無孔隙的產品,可以與熱壓罐工藝相媲美。
根據瑞典聯邦技術研究院機械和工藝工程部的BryanLouis介紹,這種低孔隙率特性非常關鍵。他說,材料制造商花了很多年研究空氣和氣體的束縛機理,以及如何在真空固化成型時驅除它們?,F在很明確,與熱壓罐工藝通過壓力將空氣和可揮發性物質在樹脂凝膠時壓入樹脂液中相比,OoA方法是在凝膠前,在很低的壓力下(如1個大氣壓)將空氣和揮發性氣體趕出。這就要求預浸料具有透氣性,且樹脂在凝膠前能保持足夠的空隙。因此,合理調整樹脂體系的流變性至關重要。
材料的物理組成也非常重要。開發人員嘗試了多種材料構造方式,包括通過部分預浸玻璃纖維氈而形成空氣通道。剩下的干燥區域只在樹脂膠凝開始時才被浸漬。
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