典型國(guó)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(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(lái)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(guò)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(guò)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(guò)實(shí)驗(yàn)研究其力學(xué)性能、熱學(xué)性能及透氣性能。通過(guò)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(jiàn)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(jiàn)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(guò)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.