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        典型國(guó)產(chǎn)真空輔助材料性能研究

        2016-12-31 00:00:00陽燦歐陽凡
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年14期

        摘 要:文章研究了幾種典型的國(guó)產(chǎn)真空輔助材料,對(duì)比分析其力學(xué)性能、熱學(xué)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(guó)產(chǎn)真空輔助材料具有良好的綜合力學(xué)性能和優(yōu)良的熱性能及透氣性,滿足復(fù)合材料構(gòu)件成型的使用要求。

        關(guān)鍵詞:真空輔助材料;復(fù)合材料;性能研究

        復(fù)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(yīng)用。隨著復(fù)合材料的應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大,復(fù)合材料制件對(duì)其成型結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和精度的要求越來越高。隨著復(fù)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(duì)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(fù)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(dǎo)流網(wǎng)等材料[1]。文章選取了幾種典型的國(guó)產(chǎn)真空輔助材料,通過實(shí)驗(yàn)研究其力學(xué)性能、熱學(xué)性能及透氣性能。通過對(duì)比分析其性能,了解國(guó)產(chǎn)外材料的性能現(xiàn)狀。

        1 試驗(yàn)

        1.1 試驗(yàn)材料

        對(duì)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(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn),選取的試驗(yàn)材料牌號(hào)、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(xué)性能測(cè)試

        針對(duì)四種典型真空輔助材料的使用特性,有針對(duì)性進(jìn)行了力學(xué)性能測(cè)試,包括23℃±2℃、相對(duì)濕度45%~55%環(huán)境下縱向及橫向的拉伸、撕裂和斷裂強(qiáng)度試驗(yàn),試驗(yàn)內(nèi)容見表5。

        1.3 透氣性能測(cè)試

        針對(duì)透氣氈進(jìn)行了透氣性能測(cè)試,在室溫條件下測(cè)試試驗(yàn)材料的面密度、透氣率及含水量后,將試驗(yàn)材料放置在環(huán)境溫度為180℃,壓力為6個(gè)大氣壓的熱壓罐中3個(gè)小時(shí)再次測(cè)試這三種性能。透氣率測(cè)試是在織物的兩面設(shè)定一定的壓差,測(cè)定一定時(shí)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(jìn)行測(cè)試。

        1.4 熱學(xué)性能測(cè)試

        針對(duì)真空袋膜進(jìn)行了差示掃描量熱法(DSC)測(cè)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(shí);在N2保護(hù)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(yàn)結(jié)果與討論

        2.1 力學(xué)性能試驗(yàn)

        2.1.1 真空袋膜力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果

        表6、表7中列出了室溫條件下真空袋膜的力學(xué)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(guó)產(chǎn)材料的與國(guó)外材料性能相近,縱向及橫向均具有良好的室溫力學(xué)性能,尤其是在拉伸強(qiáng)度性能比國(guó)外材料高6.9%,但橫向撕裂強(qiáng)度低于國(guó)外材料54%。

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

        2.1.2 隔離膜力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果

        表7中列出了室溫條件下隔離膜的力學(xué)性能。

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

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

        2.1.3 脫模布力學(xué)性能試驗(yàn)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(xué)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(guó)產(chǎn)材料的力學(xué)性能與國(guó)外的兩種同類型材料相比,性能較低。尤其是縱向拉伸強(qiáng)度比國(guó)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(guó)產(chǎn)材料與國(guó)外材料性能相近,具有良好的室溫拉伸及撕裂力學(xué)性能,尤其是在縱向拉伸強(qiáng)度上比國(guó)外材料高31%。

        2.2 透氣性能試驗(yàn)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(jìn)罐前國(guó)產(chǎn)材料的透氣率與國(guó)外材料相近,進(jìn)罐處理后透氣率及保持率均高于國(guó)外材料,具有良好的透氣性能。

        2.3 熱學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果

        表12、圖1中列出了真空袋膜的熱學(xué)性能。

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

        3 結(jié)論

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

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

        (3)國(guó)產(chǎn)透氣氈具有良好的透氣性能,與國(guó)外材料性能相近??梢蕴娲鷩?guó)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(guó)產(chǎn)真空輔助材料具有良好的綜合力學(xué)性能和優(yōu)良的熱性能及透氣性,滿足復(fù)合材料構(gòu)件成型的使用要求。

        參考文獻(xiàn)

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

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