VARI(Vacuum Assisted Resin lnfusion,简称真空辅助成型)技术是一种新型的复合材料低成本、高性能成型技术,近年来在航空领域受到广泛的重视;基体树脂是VARI技术的基础材料。目前国针对VARI工艺开发了一系列基体树脂,环氧树脂是其中重要品种。以前适合VARI工艺的高性能基体树脂在国内还是空白。为此,北京航空制造工程研究所自主开发了高性能VARI工艺基体树脂BA9912,分析测试结果表明:该树脂具有良好的力学性能、耐热性能和工艺性能,能够满足VARI成型工艺要求,适合在航空航天领域中应用。VARI技术是一种新型的复合材料低成本、高性能成型技术,近年来在航空领域受到广泛的重视。VARI技术是在真空下利用树脂的流动、渗透实现对纤维及其织物浸渍,并在真空下固化的成型方法。

该成型技术特点是成本低、产品孔隙率低、性能与热压罐工艺接近、适合制造大型结构等。对于大尺寸、大厚度的复合材料制作,是一种十分有效的成型方法。而采用以往的复合材料成型工艺,较大的模具选材困难且成本昂贵、制造十分困难,尤其是大厚度的船舶、车、飞机等结构件。美国已进行了VARI技术F-35、P-3、S-3、C-5、C-130等机型上试验及验证工作。VARI技术在其他国防领域(导弹仪器舱段、潜艇壁板等)也进行了大量的应性研究。因此具有巨大的应用前景。国外针对VARI工艺开发的一系列基体树脂,除环氧树脂外尚有有酯树脂、乙烯基树脂、环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、氰酸酯树脂等。其中聚酯树脂、乙烯基树脂由于强度和耐热性差,成本低,主要用于船舶领域,航空航天领域主要采用低粘度环氧树脂、双来酰亚胺树脂。

国内目前针对VARI工艺开发的树脂只有BA9911,属于乙烯基—双马来酰亚胺树脂改性体系,具有较好的耐热性和阻燃性,但不能满足航空航天构件的要求,适合VARI工艺的高性能基体树脂在国内还是空白。因此开发高性能VARI工艺基体树脂,是开展该复合材料低成本技术在航空航天领域应用研究、缩短与国外差距的基本前提。北航工程所的专家在BA9912树脂的配制中,经过大量试验和分析比较,选用了低黏度高性能的TDE-85环氧树脂,研制了低黏度高活性的BA-1固化剂、高效的BA-2固化促进剂,实现了BA9912树脂的中温固化,满足了VARI低成本成型工艺的低黏度要求。其过程并不复原。

具体过程是:按适当配比称取TDE-85环氧树脂、BA-1固化剂和BA-2促进剂,先将TDE-85环氧树脂与BA-2促进剂混合搅拌10min,再加入BA-1固化剂继续搅拌20min,抽真空除去搅拌过程中产生的气泡,即可制得棕黄色透明的BA9912中温固化环氧树脂体系。

BA9912树脂浇注科的制备则是这样的:在浇注料模具上均匀涂上适量的硅脂脱模剂,在120℃烘箱中处理0.5 h,将脱气后的BA9912棚旨浇注入模具之中,升温到120保温固化4h再在150t下后处理2h以消除内应力,停止加热自然冷却至室温,取出BA 9912浇注料制作相应试验件,测试其力学性能和耐热性能。最后制备G0827/BA9912复合材料,按照VARI成型技术主要工艺流程,使用G0827经编织物和BA9912树脂,通过VARI成型工艺制备了G0827/BA9912复合材料层压板,其固化条件主要为120℃下保温4h。根据相应国军标的要求制作了相应性能的试样件,分别测试了G0827/BA9912复合材料的力学性能和耐热性能,结果全部达到要求。