VARTM工艺中树脂与试剂配比的确定

张条兰,邱再明

（ 河南质量工程职业学院,河南 平顶山 467000）

VARTM工艺中树脂与试剂配比的确定

张条兰,邱再明

（ 河南质量工程职业学院,河南 平顶山 467000）

在VARTM复合材料的加工技术中，树脂的粘度、固化的时间、固化的温度、树脂与固化剂的配比直接影响复合材料的外观形态及力学性能。本文通过凝胶实验确定树脂与固化剂的比例，优化实验方案。

VARTM；复合材料；固化

VARTM工艺是借助真空条件下的负压，将渗透性良好的树脂浸入织物及纤维内，并且同时可排赶走纤维增强体和织物内中的气体，增强复合材料中纤维的含量及其性能，避免成形体内留存有很多的气泡，影响材料的拉伸性性能、抗疲劳性能、耐用性能、耐高温性能等。VARTM工艺技术在提高产品性能的同时，且降低所用模具和材料的相关成本，操作简单、方便，是一种低成本新型的复合材料大型制件的成型工艺技术。VARTM工艺是进行固化成型一定纤维体积含量和一定形状制件的新型的工艺方法[1]。由于VARTM是借助真空负压的条件注入树脂，在其进行的过程，树脂的浸入要求一步来完成，因此工艺对树脂的粘度、流动性、浸润性有较高的要求，所选树脂必须满足工艺的要求，满足所制成品复合材料性能的要求。树脂在VARTM工艺温度下要求有适宜的粘度，一般粘度的范围为100-400mPa•S ，以便树脂能够更好的浸入纤维增强体内。树脂应具有较长的适用期、且在树脂注射完浸入纤维之后能够快速固化成型，缩短复合材料的成型周期，以得到性能良好的复合材料。本实验主要对固化过程的工艺参数进行了优化，测定了凝胶时间与固化剂用量的关系、绘制了固化剂用量放热曲线，最终确定了固化过程中固化剂的最佳用量。

1 实验

1.1 树脂

本实验所用的树脂为金陵帝斯曼厂家生产的乙烯基树脂，型号为Atlac-- 430LV。乙烯基酯树脂是复合材料制备过程中一种常用的树脂。其树脂具有常温下粘度低、流动性好、对纤维的粘结能力和浸润性良好，并且在树脂注射完之后可以快速固化使制品成型。其粘度低适合于大多数的复合材料成型工艺[2]。树脂的选择对复合材料的成型过程、固化过程起着关键性的决定性的作用。同时固化过程中选择与所用树脂匹配的合适的固化剂。

1.2 固化剂

在固化过程当中，固化剂的加入最终可使树脂固化，但只起到引发固化的作用，而本身是不参与树脂的反应[3]。固化剂要求有良好的性能，在有良好的薄膜性能、良好的色泽稳定性、有优良的粘结性能、耐腐蚀性能及快速固化的性能。常用的固化剂有三乙烯基三胺（DETA）、 二氨基环己烷等。本试验选用的为天津诺贝尔化学有限公司生产的三乙烯基三胺为固化剂。

1.3 凝胶实验

凝胶实验所需实验仪器主要为：玻璃棒1支，滴管4支，烧杯4个，分析天平(精确度为0.0001g)。在进行实验的过程中，量取100g环氧树脂4次，分别加入4个烧杯中，标号依次为1、2、3、4。然后在4个烧杯当中分别加入0.5g、1g、1.5g、2g的固化剂，用玻璃棒将树脂与固化剂搅拌均匀。当树脂开始凝胶时，记录时间，并用红外温度计测量整个过程温度的变化，以用来测试树脂凝胶时间与固化剂含量关系。

2 实验结果及分析

凝胶实验结果如表2-1所示。

根据表2-1数据得到固化剂含量与树脂凝胶时间的关系曲线，如图2-1所示。

由图2-1可知，在外界温度一定的条件下，随着固化剂含量的增大，树脂凝胶时间缩短。由图2-2可知，在树脂整个固化过程中，温度逐渐升高达到峰值放热而后又逐渐降低，并且随着固化剂含量的增大，放热峰值也升高。根据固化时间的长短以及放热峰值的大小，可得出固化剂配比为1.0%，固化效果较好。

3 结论

在外界温度一定的条件下，随着固化剂含量的增大，树脂放热峰值升高，凝胶时间缩短，兼顾到树脂在纤维织物中的流动速度、碳纤维织物的浸润性、放热峰值的大小、固化时间的长短、复合材料的性能等因素，选择固化剂配比为1.0%。

[1]张菡英,刘明.碳纤维复合材料的发展及应用[J].工程塑料应用，2015,43(11):132-135.

[2]郭帅,杨旭静等.快速固化环氧树脂/碳纤维复合材料的性能[J].工程塑料应用,2017,45(04):12-16.

[3]黄家康,岳红军,董拥祺.复合材料成型技术[M].北京:化学工业出版社,1991(01).

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

张条兰（1978-）,女,讲师,硕士研究生,主要从事碳纤维复合材料的研究。