典型國產(chǎn)真空輔助材料性能研究

摘 要：文章研究了幾種典型的國產(chǎn)真空輔助材料，對比分析其力學性能、熱學性能。結(jié)果表明真空袋膜、隔離膜、透氣氈、脫模布等典型的國產(chǎn)真空輔助材料具有良好的綜合力學性能和優(yōu)良的熱性能及透氣性，滿足復合材料構(gòu)件成型的使用要求。

關(guān)鍵詞：真空輔助材料；復合材料；性能研究

復合材料作為一種新興材料，在航空航天、汽車制造等領(lǐng)域得到了廣泛的應用。隨著復合材料的應用范圍日益擴大，復合材料制件對其成型結(jié)構(gòu)復雜性和精度的要求越來越高。隨著復合材料制件成型的真空袋壓成型和液體成型（VARI成型）等工藝的日益成熟，對成型過程中的真空輔助材料的性能和適用性提出了更高的要求。所謂真空輔助材料是指復合材料成型過程中必不可少的一類輔助材料的總稱，主要包括真空袋薄膜、隔離膜、透氣氈、密封膠帶、壓敏膠帶、脫模布和導流網(wǎng)等材料[1]。文章選取了幾種典型的國產(chǎn)真空輔助材料，通過實驗研究其力學性能、熱學性能及透氣性能。通過對比分析其性能，了解國產(chǎn)外材料的性能現(xiàn)狀。

1 試驗

1.1 試驗材料

對真空袋膜、隔離膜、透氣氈、脫模布四種典型的真空輔助材料進行了對比試驗，選取的試驗材料牌號、生產(chǎn)產(chǎn)家及主要性質(zhì)見表1、表2、表3、表4。

1.1.1 真空袋薄膜

1.1.2 隔離膜

1.1.3 透氣氈

1.1.4 脫模布

1.2 力學性能測試

針對四種典型真空輔助材料的使用特性，有針對性進行了力學性能測試，包括23℃±2℃、相對濕度45%～55%環(huán)境下縱向及橫向的拉伸、撕裂和斷裂強度試驗，試驗內(nèi)容見表5。

1.3 透氣性能測試

針對透氣氈進行了透氣性能測試，在室溫條件下測試試驗材料的面密度、透氣率及含水量后，將試驗材料放置在環(huán)境溫度為180℃，壓力為6個大氣壓的熱壓罐中3個小時再次測試這三種性能。透氣率測試是在織物的兩面設定一定的壓差，測定一定時間內(nèi)垂直通過織物試樣給定面積的氣流流量，儀器為YG461型，按照GB/T 5453-1997，采用20cm2的面積進行測試。

1.4 熱學性能測試

針對真空袋膜進行了差示掃描量熱法（DSC）測試，儀器為Perkin Elmer DSC 4000型。將真空袋樣品裁成小片狀，稱取3mg 左右，放于坩堝中，壓實；在N2保護下，流速50mL/min。以10℃/min從室溫升至300℃，保溫2min，然后以10℃/min降溫至30℃，保溫2min，再以10℃/min升至300℃。

2 試驗結(jié)果與討論

2.1 力學性能試驗

2.1.1 真空袋膜力學性能試驗結(jié)果

表6、表7中列出了室溫條件下真空袋膜的力學性能。

從表6可以看出，單層尼龍最高耐受溫度205℃型材料上，國產(chǎn)材料的與國外材料性能相近，縱向及橫向均具有良好的室溫力學性能，尤其是在拉伸強度性能比國外材料高6.9%，但橫向撕裂強度低于國外材料54%。

在多層共擠最高耐受溫度232℃型材料上，國產(chǎn)材料的室溫力學性能低于國外同類型材料，尤其是縱向撕裂強度性能比國外材料低59%。

2.1.2 隔離膜力學性能試驗結(jié)果

表7中列出了室溫條件下隔離膜的力學性能。

從表7可以看出，最高耐受溫度230℃型材料上，國產(chǎn)材料與國外材料力學性能相近，具有良好的室溫拉伸力學性能，尤其是橫向拉伸強度比國外材料高24%，但縱向撕裂強度比國外材料低26%。

在最高耐受溫度260℃型材料上，國產(chǎn)材料的室溫拉伸力學性能略低于國外同類型材料，尤其是撕裂強度性能比國外材料低39%。

2.1.3 脫模布力學性能試驗結(jié)果

表8、表9中列出了室溫條件下表面帶膠及表面不帶膠脫模布的力學性能。

從表8可以看出，表面帶膠，最高耐受溫度260℃型材料上，國產(chǎn)材料的力學性能與國外的兩種同類型材料相比，性能較低。尤其是縱向拉伸強度比國外材料低29%。

從表9可以看出，表面不帶膠，最高耐受溫度320℃型材料上，國產(chǎn)材料與國外材料性能相近，具有良好的室溫拉伸及撕裂力學性能，尤其是在縱向拉伸強度上比國外材料高31%。

2.2 透氣性能試驗結(jié)果

表10、表11中列出透氣氈的透氣性能。

從表10、表11中可以看出，進罐前國產(chǎn)材料的透氣率與國外材料相近，進罐處理后透氣率及保持率均高于國外材料，具有良好的透氣性能。

2.3 熱學性能試驗結(jié)果

表12、圖1中列出了真空袋膜的熱學性能。

從表12、圖1中可以看出，國產(chǎn)材料的DSC熔點與國外材料相近，尤其是最高耐受溫度232℃型材料高于國外材料11%。

3 結(jié)論

（1）耐受溫度較低的國產(chǎn)真空袋膜、隔離膜的綜合力學性能優(yōu)于耐受溫度較高的國產(chǎn)產(chǎn)品。不帶膠的國產(chǎn)脫模布的拉伸強度優(yōu)于帶膠的國產(chǎn)脫模布。

（2）真空袋膜、隔離膜和脫模布這三種典型的國產(chǎn)真空輔助材料具有良好的拉伸力學性能，與國外材料性能相近。但撕裂強度與國外材料相比較差。

（3）國產(chǎn)透氣氈具有良好的透氣性能，與國外材料性能相近。可以替代國外同類材料使用。

（4）真空袋膜、隔離膜、透氣氈、脫模布等典型的國產(chǎn)真空輔助材料具有良好的綜合力學性能和優(yōu)良的熱性能及透氣性，滿足復合材料構(gòu)件成型的使用要求。

參考文獻

[1]王世政.成型工藝中所用的輔助材料[J].玻璃鋼/復合材料，2001（4）：33-38.