作者介紹，由于固化過程中會出現(xiàn)由基體樹脂聚合物分子之間的交聯(lián)、纖維與樹脂之間不匹配的熱脹冷縮以及樹脂的粘彈性松弛等行為所引起的化學(xué)收縮，殘余應(yīng)力一直都是復(fù)合材料生產(chǎn)過程所面臨的嚴(yán)峻問題。這些現(xiàn)象相互關(guān)聯(lián)，就會導(dǎo)致形狀畸變、微裂紋、分層、強(qiáng)度降低、老化和表面波紋等問題的出現(xiàn)。對于汽車復(fù)合材料來說，樹脂體系面臨著相互矛盾的技術(shù)要求：高速生產(chǎn)周期會導(dǎo)致殘余應(yīng)力的產(chǎn)生，而殘余應(yīng)力越大，A級表面的質(zhì)量就難以保證。

 

　　首先，研究者以異佛爾酮二胺（isophorone diamine）為固化劑，使多種雙酚A型環(huán)氧樹脂（DGEBA）發(fā)生固化。他們采用了體積膨脹測量法、DIN EN ISO 3521不飽和樹脂和環(huán)氧樹脂總體積收縮率測定法（比重瓶/浮力法）以及亞琛工業(yè)大學(xué)開發(fā)的pVT法等多種測試方法測出了環(huán)氧樹脂的總收縮率為2.3-2.4%。隨后，采用熱機(jī)械分析法（TMA）測量了環(huán)氧樹脂樣品的長度變化。結(jié)果表明，樣品發(fā)生的尺寸變化（膨脹與收縮）是由于松弛過程和樣品中“凍結(jié)”的自由體積的變化所引起的。

 

　　研究者同樣采用脂環(huán)族、芳脂族和脂肪族等不同種類的活性胺作為環(huán)氧樹脂固化劑，所有樣品在120°C下固化30min后測試其收縮效果，同時(shí)被測試的還有多種活性稀釋劑。環(huán)脂族結(jié)構(gòu)收縮率最小（2.4%），而脂肪族結(jié)構(gòu)收縮率最高。而且，脂肪族分子鏈結(jié)構(gòu)越長，收縮率越高。同樣，活性稀釋劑的脂肪鏈越長，收縮越明顯，最大收縮率可達(dá)4.5%。

 

　　該報(bào)告的最后部分，研究者采用樹脂轉(zhuǎn)移模塑成型工藝（RTM）制備了復(fù)合材料部件，來觀察實(shí)際的收縮狀況及相應(yīng)的零件表面質(zhì)量。所有零件均采用相同的非屈曲織物準(zhǔn)各向同性鋪層作為纖維增強(qiáng)體結(jié)構(gòu)，在120°C下固化10min。結(jié)果證實(shí)，含有脂環(huán)結(jié)構(gòu)的環(huán)氧樹脂配方優(yōu)于含有開鏈脂肪族結(jié)構(gòu)的配方，特別是配合采用模內(nèi)涂層工藝制備時(shí)，零件表面幾乎沒有波紋形貌。

 

　　為了進(jìn)一步降低收縮率，研究者同時(shí)研究了贏創(chuàng)公司的聚氨酯預(yù)浸料。贏創(chuàng)的聚氨酯體系，是含脲二酮結(jié)構(gòu)的脂肪族二異氰酸酯，固化速度快、強(qiáng)度高和韌性高，在室溫下儲存性能穩(wěn)定。由于在固化前其行為與熱塑性樹脂相似，因此，在預(yù)聚物狀態(tài)下能夠被輕松預(yù)制，而固化后則表現(xiàn)熱固性特點(diǎn)。就收縮而言，該報(bào)告對比了采用脂環(huán)胺（IPD/DGEBA）做固化劑的環(huán)氧樹脂體系（收縮率2.4%）和贏創(chuàng)的聚氨酯體系，后者由于化學(xué)反應(yīng)和工藝過程的不同，收縮率小于1%。 

 

　　最后，該報(bào)告指出，在簡單的預(yù)浸料模壓成型工藝中采用聚氨酯預(yù)浸料生產(chǎn)的零件與改性環(huán)氧樹脂產(chǎn)品的表面質(zhì)量屬相同等級。該報(bào)告同時(shí)指出，表面質(zhì)量還與工藝過程、纖維結(jié)構(gòu)和一體化的表面處理技術(shù)有關(guān)。