上海--(BUSINESS WIRE)--(美國商業資訊)--纖維增強高分子複合材料正越來越多地被考慮用於替換飛機和直升機的耐高溫元件中的金屬。由於可用於製造此類複合元件的樹脂選擇非常有限，漢高和Quickstep對樂泰(Loctite) benzoxazine樹脂進行了分析，這種樹脂可提供高玻璃態轉化溫度和卓越的熱/濕性能，同時具有可在室溫下儲存和易加工的特性，從而能夠開發節能、易於製造的熱壓罐之外的複合材料成型製程。
近年來，樹脂轉注成型(RTM)和真空輔助RTM (VARTM)等液態樹脂製程的使用快速擴大。人們對於在未來航太結構中更廣泛地採用這些製程有著強烈的意願，因為可以更經濟地製造大型和複雜零件，而且還可避免預浸材料的熱壓罐加工成本。儘管液態樹脂製程具備優勢，但由於受到可用樹脂系統的諸多限制，將其使用範圍擴大到主要結構和高溫應用還面臨著挑戰，這些限制包括：
- 韌性
- 高溫性能
- 灌注條件
- 灌注溫度下的穩定黏度
- 加工過程中具有成本效益的受控加熱和冷卻
在漢高和Quickstep展開的研究中，耐高溫複合層壓板和零件的生產採用了benzoxazine樹脂，並結合快速加熱和冷卻製造方法，大幅縮短了循環時間。研究測量並報告了主要的機械強度特性，然後將該技術應用於彎曲的、整體硬化的複合面板，以證明該製程可用於生產適用於航太應用的複雜零件。
高溫性能材料
由於與酚醛樹脂的化學結構相關，benzoxazine具有出色的阻燃性和非常低的固化收縮性。和酚醛樹脂相比，其固化過程不會釋放揮發物，並表現出更好的固化性能。漢高已推出大量商用benzoxazine樹脂系列，適用於預浸材料、膠黏劑和灌注製程。本次研究選用了樂泰BZ 9130 AERO樹脂，並且在灌注過程中採用了Quickstep製程進行表徵。該樹脂的主要特徵包括：
- 室溫下穩定，無需冷藏儲存
- 單組分系統，因此加工物無需混合
- 寬加工窗口，適用於大型零件和複雜形狀
- 灌注溫度下具有穩定的低黏度
- 固化過程中釋放熱量少，降低了高散熱風險，減小製品內應力
- 高熱/濕性能保持，可用於工作溫度較高的應用
- 韌性提高
環保型加工
預成型樹脂灌注技術是避免預浸和熱壓罐加工的主要目標。此項技術本身非常有益，無需預浸流程、冷藏，以及不會浪費特殊處理材料。層壓板和展示板固化則選擇了Quickstep製程。它以傳導加熱原則為基礎。該製程在加工過程中利用傳熱流體(HTF)將熱量和壓力施加於未固化的組件。熱能快速傳導至固化基材（纖維和樹脂）是該技術的核心。
熱流體和輕微增壓Quickstep製程（高達0.8 bar）可在整個表面精確達到所需的模具溫度，同時還具有更快的溫升率和高能源利用率。這有助於更改固化週期和照射目標時間，不會對高分子樹脂的物理和化學特性造成影響。
透過結合選定樹脂的固化反應動力特性，OoA固化以及加工過程中的線上溫度監控，完成層壓板固化的照射目標時間可大幅縮短。最後，此舉還可在製造過程中減少能耗。此外，成批生產所需模具更少，並減少機器工作時間和維修次數等，從而節約成本。
原型展示板的生產
為證明樹脂和灌注/固化技術在更大層壓平面板上的性能，預製和灌注了約1平方公尺的展示板。這塊板由五層蒙皮板用370 gsm 5HS碳纖維織物組成，蒙皮厚度為2 mm，上方利用可拆卸芯軸安裝了一組四個帽型或Ω型的加強筋。該構件採用裝袋方式裝入Quickstep固化室進行灌注和固化。
令人滿意的結果
樂泰BZ 9130樹脂加工經證明在Quickstep製程中屬「易於灌注」製程，生產的無空隙面板的纖維體積在55%至57%範圍之間，對於織物層壓板而言，該範圍屬於較高值。層壓板的機械性能評估和品質測定證明，其價值類似或高於標準的爐子型VARTM加工生產的面板。Quickstep製程可更快地加熱或冷卻層壓板，在灌注過程中提供均勻溫度。結果證明，漢高benzoxazine灌注樹脂和Quickstep製程技術具有互補優勢。
漢高和Quickstep於10月中旬在美國奧蘭多舉辦的先進材料展示會(CAMX)上展示了該項研究的全部內容。
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