VARTM工藝中樹脂與試劑配比的確定

張條蘭,邱再明

（ 河南質量工程職業學院,河南 平頂山 467000）

VARTM工藝中樹脂與試劑配比的確定

張條蘭,邱再明

（ 河南質量工程職業學院,河南 平頂山 467000）

在VARTM復合材料的加工技術中，樹脂的粘度、固化的時間、固化的溫度、樹脂與固化劑的配比直接影響復合材料的外觀形態及力學性能。本文通過凝膠實驗確定樹脂與固化劑的比例，優化實驗方案。

VARTM；復合材料；固化

VARTM工藝是借助真空條件下的負壓，將滲透性良好的樹脂浸入織物及纖維內，并且同時可排趕走纖維增強體和織物內中的氣體，增強復合材料中纖維的含量及其性能，避免成形體內留存有很多的氣泡，影響材料的拉伸性性能、抗疲勞性能、耐用性能、耐高溫性能等。VARTM工藝技術在提高產品性能的同時，且降低所用模具和材料的相關成本，操作簡單、方便，是一種低成本新型的復合材料大型制件的成型工藝技術。VARTM工藝是進行固化成型一定纖維體積含量和一定形狀制件的新型的工藝方法[1]。由于VARTM是借助真空負壓的條件注入樹脂，在其進行的過程，樹脂的浸入要求一步來完成，因此工藝對樹脂的粘度、流動性、浸潤性有較高的要求，所選樹脂必須滿足工藝的要求，滿足所制成品復合材料性能的要求。樹脂在VARTM工藝溫度下要求有適宜的粘度，一般粘度的范圍為100-400mPa?S ，以便樹脂能夠更好的浸入纖維增強體內。樹脂應具有較長的適用期、且在樹脂注射完浸入纖維之后能夠快速固化成型，縮短復合材料的成型周期，以得到性能良好的復合材料。本實驗主要對固化過程的工藝參數進行了優化，測定了凝膠時間與固化劑用量的關系、繪制了固化劑用量放熱曲線，最終確定了固化過程中固化劑的最佳用量。

1 實驗

1.1 樹脂

本實驗所用的樹脂為金陵帝斯曼廠家生產的乙烯基樹脂，型號為Atlac-- 430LV。乙烯基酯樹脂是復合材料制備過程中一種常用的樹脂。其樹脂具有常溫下粘度低、流動性好、對纖維的粘結能力和浸潤性良好，并且在樹脂注射完之后可以快速固化使制品成型。其粘度低適合于大多數的復合材料成型工藝[2]。樹脂的選擇對復合材料的成型過程、固化過程起著關鍵性的決定性的作用。同時固化過程中選擇與所用樹脂匹配的合適的固化劑。

1.2 固化劑

在固化過程當中，固化劑的加入最終可使樹脂固化，但只起到引發固化的作用，而本身是不參與樹脂的反應[3]。固化劑要求有良好的性能，在有良好的薄膜性能、良好的色澤穩定性、有優良的粘結性能、耐腐蝕性能及快速固化的性能。常用的固化劑有三乙烯基三胺（DETA）、 二氨基環己烷等。本試驗選用的為天津諾貝爾化學有限公司生產的三乙烯基三胺為固化劑。

1.3 凝膠實驗

凝膠實驗所需實驗儀器主要為：玻璃棒1支，滴管4支，燒杯4個，分析天平(精確度為0.0001g)。在進行實驗的過程中，量取100g環氧樹脂4次，分別加入4個燒杯中，標號依次為1、2、3、4。然后在4個燒杯當中分別加入0.5g、1g、1.5g、2g的固化劑，用玻璃棒將樹脂與固化劑攪拌均勻。當樹脂開始凝膠時，記錄時間，并用紅外溫度計測量整個過程溫度的變化，以用來測試樹脂凝膠時間與固化劑含量關系。

2 實驗結果及分析

凝膠實驗結果如表2-1所示。

根據表2-1數據得到固化劑含量與樹脂凝膠時間的關系曲線，如圖2-1所示。

由圖2-1可知，在外界溫度一定的條件下，隨著固化劑含量的增大，樹脂凝膠時間縮短。由圖2-2可知，在樹脂整個固化過程中，溫度逐漸升高達到峰值放熱而后又逐漸降低，并且隨著固化劑含量的增大，放熱峰值也升高。根據固化時間的長短以及放熱峰值的大小，可得出固化劑配比為1.0%，固化效果較好。

3 結論

在外界溫度一定的條件下，隨著固化劑含量的增大，樹脂放熱峰值升高，凝膠時間縮短，兼顧到樹脂在纖維織物中的流動速度、碳纖維織物的浸潤性、放熱峰值的大小、固化時間的長短、復合材料的性能等因素，選擇固化劑配比為1.0%。

[1]張菡英,劉明.碳纖維復合材料的發展及應用[J].工程塑料應用，2015,43(11):132-135.

[2]郭帥,楊旭靜等.快速固化環氧樹脂/碳纖維復合材料的性能[J].工程塑料應用,2017,45(04):12-16.

[3]黃家康,岳紅軍,董擁祺.復合材料成型技術[M].北京:化學工業出版社,1991(01).

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.01.214

張條蘭（1978-）,女,講師,碩士研究生,主要從事碳纖維復合材料的研究。