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(wàn)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。
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(shù)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(guò)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(kāi)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(shù)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。
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