可膨胀环氧发泡系统--用于量产的复合材料制造工艺
为了满足汽车制造业对复合材料零部件开发的需求，亨斯迈先进材料有限公司最新推出了一种可膨胀环氧发泡系统(Expandable Epoxy System，简称 EES)。由于工艺简单、生产周期短、设备投入低、产品质量好，因此该系统在欧洲一经推出，便引起了很多汽车制造商的浓厚兴趣。目前这一工艺技术已为宝马、奔驰、奥迪、欧宝、沃尔沃、大众、标致等汽车公司所应用，生产的汽车部件包括：仪表板骨架、座椅骨架、备胎架、门内板等。" ?" n8 R& J6 s1 J
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工艺原理
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EES系统的主要原理是：利用液态系统在发泡过程中产生的压力，迫使树脂浸透模腔内的增强材料，并补偿固化时的体积变化，使其充满整个模腔，从而塑造出与模腔形状完全一致的完美部件。
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: v3 M7 k9 @9 q' J3 \在这个过程中，系统内部实际上发生着两个反应，即发泡反应和固化反应。如果发泡反应比固化反应快，那么泡沫在凝胶前便消退；如果发泡反应比固化反应慢，系统在发泡前便已硬化，树脂并不能充满整个型腔，此时就需要对具体的凝胶和发泡过程进行调整。对于客户而言，EES系统已经给出了最佳的凝胶和发泡表现，客户只需按给定的比例均匀混合即可获得理想的效果。图1所示为在电子显微镜下观察到的用玻纤增强的可膨胀环氧发泡系统。* U& C4 p6 x6 q# \
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图1 在电子显微镜下观察到的用玻纤增强的可膨胀环氧发泡系统
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" u' [+ t8 r! e( |3 W) X* y工艺过程
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' {# u, `3 J1 b, x将增强材料置于模具内，把混合好的环氧树脂均匀地浇注到增强材料上，合模并对模具进行加热，一分钟后材料便硬化成型并可以脱模（如图2所示）。通常，可以预先在部件表面喷涂胶衣或在模具中预埋镶嵌件，以满足部件的实际应用需求。- l4 e$ |7 t% j& I: R+ f% V6 Y
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图2 工艺过程：(a)浇注环氧树脂，(b)合模加热，(c)脱模
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* O J( i" a8 S一般，可与EES系统搭配使用的增强材料有：聚酯纤维、玻璃纤维(毡、布等)、天然纤维(棉、麻等)。在汽车工业领域中，选用天然纤维的居多。 8 g4 {$ {' n, P1 C4 B
6 M( i/ R, K: A( c( g! |应用案例
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/ f) U9 B& \; I' @! J/ S# P' H3 ^% C0 |( iEES系统是一种快捷、经济的复合材料量产生产工艺。由于采用了一种密闭的生产工序 ，因此无水份渗透，并可获得超快速的生产周期。该系统无溶剂，不含CFC，无挥发物，因此安全环保。采用该系统生产出的产品密度低、强度高(连天然纤维只有0.7)，与核芯材料接着强固，并且产品的表面质量好，尺寸精确(与模腔完全相同)，可应用于单一结构的背层或三明治结构。
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图3所示为采用EES系统生产出的汽车内饰件－－ROVER门内板。据介绍，对该门内板的要求是：在尽可能短的生产周期内成型。同时，要求其具有很高的冲击强度、坚硬、极轻巧且尺寸稳定。为此，选用了天然纤维作为增强材料，并采用EES/高温模压工艺，所使用的系统为Araldite1135/Aradur1135。实践证明，上述工艺过程简单，生产周期极短，并且发泡反应可补偿化学反应造成的物料收缩。该门内板的成型温度为160℃，仅用50s即完成了成型过程。. P6 N, w3 P% p& r& @% |. r
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