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航空用熱壓罐外固化預(yù)浸料復(fù)合材料的應(yīng)用

2021-06-09 15:58:27

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航空結(jié)構(gòu)用復(fù)合材料主要采用預(yù)浸料和熱壓罐固化工藝制造。盡管熱壓罐成型工藝制備的復(fù)合材料性能優(yōu)異、質(zhì)量穩(wěn)定可靠，但其高昂的工藝成本一直被人詬病，熱壓罐設(shè)備成本比相同容積的烘箱高10~100萬英鎊。另外，高壓固化增加了芯材塌陷和真空袋破裂的風(fēng)險(xiǎn)；零件尺寸受到熱壓罐尺寸的限制，不利于大型整體化零件的成型。因此，熱壓罐外固化（主要是指烘箱固化）預(yù)浸料成型技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

熱壓罐

航空結(jié)構(gòu)用復(fù)合材料采用熱壓罐固化的主要作用是限制層合板內(nèi)的孔隙量，對(duì)于主承力結(jié)構(gòu)件，孔隙含量應(yīng)低于1%；對(duì)于次承力結(jié)構(gòu)件，孔隙含量應(yīng)低于2%。熱壓罐的高壓作用可以使鋪層內(nèi)的殘余空氣和其他揮發(fā)性成分塌陷或溶解在樹脂中，從而降低孔隙含量[5]。對(duì)于熱壓罐外固化預(yù)浸料，固化過程中只能采用真空袋施加一個(gè)大氣壓。若傳統(tǒng)的熱壓罐固化預(yù)浸料體系在熱壓罐外（如烘箱）固化時(shí)，固化后層合板內(nèi)孔隙含量可高達(dá)5%~10%[6]。因此，開發(fā)熱壓罐外固化預(yù)浸料體系面臨的首要挑戰(zhàn)就是如何在一個(gè)大氣壓的工藝壓力下，降低復(fù)合材料的孔隙含量，以滿足主承力結(jié)構(gòu)件性能要求。

為降低熱壓罐外固化預(yù)浸料復(fù)合材料中的孔隙率，必須優(yōu)化預(yù)浸料形式和黏性、樹脂體系的揮發(fā)份含量、黏度和反應(yīng)活性等，這也是熱壓罐外固化預(yù)浸料體系與傳統(tǒng)熱壓罐固化預(yù)浸料的區(qū)別所在。