0引言
    VARI(Vacuum Assisted Resin lnfusion，簡稱真空輔助成型)技術是一種新型的復合材料低成本、高性能成型技術，近年來在航空領域受到廣泛的重視[1]。VARI技術是在真空下，利用樹脂的流動、滲透實現對纖維及其織物浸漬，并在真空下固化的成型方法。VARI成型技術特點是成本低、產品孔隙率低、性能與熱壓罐工藝接近、適合制造大型結構等。對于大尺寸、大厚度的復合材料制作，VA則是一種十分有效的成型方法；而采用以往的復合材料成型工藝，較大的模具選材困難，而且成本昂貴、制造十分困難，尤其是大厚度的船舶、車、飛機等結構件[2]。美國已進行了VARI技術F-35、P-3、S-3、C-5、C-130等機型上試驗及驗證工作。VARI技術在其他國防領域(導彈儀器艙段、潛艇壁板等)也進行了大量的應性研究。因此，具有巨大的應用前景。
    基體樹脂是VARI技術的基礎材料。目前國針對VARI工藝開發了一系列基體樹脂，主要有酯樹脂、乙烯基樹脂、環氧樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂、氰酸酯樹脂等[3]。其中聚酯樹脂、乙烯基樹脂由于強度和耐熱性差，成本低，主要用于船舶領域。航空航天領域主要采用低粘度環氧樹脂、雙來酰亞胺樹脂。國內目前針對VARI工藝開發的樹脂只有BA9911，屬于乙烯基―雙馬來酰亞胺樹脂改性體系，具有較好的耐熱性和阻燃性。但不能滿足航空航天構件的要求[4，5]。適合VARI工藝的高性能基體樹脂在國內還是空白。因此，開發高性能VARI工藝基體樹脂是開展該復合材料低成本技術    在航空航天領域應用研究、縮短與國外差距的基本前提。
    1實驗部分
    1.1 BA9912樹脂的配制
    經過大量試驗和分析比較，選用了低黏度高性能的TDE-85環氧樹脂，研制了低黏度高活性的BA-1固化劑和高效的BA-2固化促進劑，實現了BA9912樹脂的中溫固化，滿足了VARI低成本成型工藝的低黏度要求。按適當配比稱取TDE- 85環氧樹脂、BA-1固化劑和BA-2促進劑，先將TDE-85環氧樹脂與BA-2促進劑混合攪拌10min，再加入BA―1固化劑，繼續攪拌20min，抽真空除去攪拌過程中產生的氣泡，即可制得棕黃色透明的BA9912中溫固化環氧樹脂體系。
    1.2 BA9912樹脂澆注科的制備
    在澆注料模具上均勻涂上適量的硅脂脫模劑，在120℃烘箱中處理0.5h，將脫氣后的BA9912棚旨澆注入模具之中。升溫到120，保溫固化4h，再在150t下后處理2h以消除內應力，停止加熱，自然冷卻至室溫，取出BA9912澆注料制作相應試驗件，測試其力學性能和耐熱性能。

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    1.3 G0827/BA9912復合材料的制備
    按照VARI成型技術主要工藝流程(見圖1)，使用G0827經編織物和BA9912樹脂通過VARI成型工藝制備了G0827/BA9912復合材料層壓板，其固化條件主要如下：120℃下保溫4h。根據相應國軍 標的要求制作了相應性能的試樣件，分別測試了G0827/BA9912復合材料的力學性能和耐熱性能。
    1.4 測試及分析
    通過上海精科公司的NDJ-1型旋轉黏度計測試了BA9912樹脂的室溫黏度，通過BOHLIN IN-STRUMENTS公司的GeminiTM200型流變儀測試了BA9912樹脂的黏度―溫度曲線，通過PERKIN  ELMER公司的DMA 7型動態力學分析儀對BA9912樹脂澆注料和G0827/BA9912復合材料進行了DMA分析，通過PERKIN ELMER公司的DSC 7型差熱掃描量熱儀進行了BA9912樹脂的DSC分析。按照GB/T 3354-1999、GB/T 3856-1983、GB3356-1999等一系列國軍標測試BA9912樹脂澆注料和G0827/BA9912復合材料拉伸強度、壓縮強度、彎曲強度或層間剪切強度相關力學性能。
    2結果與討論
    2.1 BA9912樹脂的物化特性和工藝性能
    對BA9912樹脂進行DSC分析，可以了解樹脂體系的固化反應特性，其DSC曲線如圖2所示。分析圖2可知，BA9912樹脂的反應放熱峰始溫度為112℃，峰頂溫度為139℃，峰終溫度153℃，從中可以看出，該體系反應溫度區域窄反應溫度較低，反應活性高，能夠滿足中溫(120℃)固化的要求。

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    圖3為BA9912樹脂中溫固化物的DMA曲線從圖中可以獲知，BA9912樹脂在中溫固化條件下，固化物的玻璃化轉變溫度Tg達到了187℃，其模量―溫度曲線的拐點為173.9℃，82℃時的模量保持率達到88%，120℃時則達到了80.1%，說明BA9912樹脂活性高，耐熱性好，能夠滿足工作溫度82 ℃以上的要求。

    通過流變儀對BA9912樹g旨的黏度特睦進行測試分析，獲得了BA9912樹脂的黏度―溫度曲線(見圖4)。BA9912樹脂的室溫黏度較低，約為300mPa•s左右，能夠滿足VARI低成本成型工藝要求。BA9912樹脂的黏度隨著溫度的上升而迅速降低，50℃溫度下黏度即可達到50mpa•s以下，低黏度在20mpa?s左右，可見該樹脂體系能夠滿足VARI成型工藝對基體樹脂的低黏度要求。使用BA9912樹脂和G0827經編織物進行了大量的VARI成型工藝研究，研究結果表明BA9912樹脂工藝性能良好。

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    2.2 BA9912樹脂澆注料的性能按照國軍標的要求，制作了BA9912樹脂澆注料的力學性能試驗件，并進行了相應性能的測試分析。BA9912樹脂澆注料的主要性能如表1所示。美國Cytec公司開發的CYCOM823RTM環氧樹脂體系的物化特性與BA9912樹脂比較接近，且已在航空航天領域獲得了良好的應用。因此，在此將這2個樹脂體系進行了一些對比分析。CYCOM823RTM樹脂澆注料的性能見表1。

表1  BA9912樹脂澆注料和CYCOIVl823RTM樹脂澆注料的性能

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    2.4 G0827/BA9912復合材料的耐熱性能
    對于航空結構復合材料而言，不僅要求優良的力學性能，還需要優良的耐熱性能。因此，在此探討了G0827/BA9912復合材料的耐熱性能。對所制VARI復合材料進行了DMA分析，測試了其玻璃化轉變溫度和貯能模量變化情況。圖5即為G0827/BA9912復合材料的DMA曲線。分析圖5可知，G0827/BA9912復合材料的玻璃化轉變溫度高達195℃，其模量―溫度曲線的拐點為173.9℃，82℃時的模量保持率達到88%，120℃時則達到了80.1%。測試了所制G0827/BA9912復合材料在82℃和120℃下的基本力學性能，性能數據如表3所示。將之與室溫下的力學性能數據進行比較分析可知，G0827/BA9912復合材料性能的高溫保持率很高，耐熱性優良。
                             表3  G0827/BA9912復合材料的高溫性能

    3.結論
    針對VARI低成本成型技術對基體樹脂的低黏度高性能等要求，開發了配套基體樹脂BA9912中溫固化環氧樹脂體系。BA9912樹脂具有黏度和固化溫度低，力學性能、耐熱性能和工藝性能優良等特點，滿足VARI成型工藝要求，適于在航空航天領域中的廣泛應用。

參考文獻：
[1)趙渠森，劉善國.低成本復合材料研究的進展[J].航空制造工程，1997，(10)：6-9。
[2]趙渠森，趙攀峰.真空輔助成型工藝(vARl)研究[J].纖維復合材料，2002，19(1)：42-46。
[3]趙渠森，趙攀峰.真空輔助成型技術(一)[J].高科技纖維與應用，2002，27(3)：22-27。
[4]趙渠森，趙攀峰.真空輔助成型技術(二)[J].高科技纖維與應用，2002，27(4)：21-26，39。
[5]趙渠森，趙攀峰.真空輔助成型技術(三)[J].高科技纖維與應用，2002，27(5)：25-27