基于 BDMAEE 的纤维增强复合材料固化工艺改进与创新? ? 一、引言? 纤维增强复合材料以其高强度、低密度等优异性能，在航空航天、汽车工业、体育用品等众多领域得到广泛应用。固化工艺作为决定纤维增强复合材料...
基于 BDMAEE 的纤维增强复合材料固化工艺改进与创新?
?
一、引言?
纤维增强复合材料以其高强度、低密度等优异性能，在航空航天、汽车工业、体育用品等众多领域得到广泛应用。固化工艺作为决定纤维增强复合材料性能的关键环节，一直是研究的重点。BDMAEE（N,N – 二甲基氨基乙基醚）作为一种常用的固化促进剂，在复合材料固化过程中发挥着重要作用。对基于 BDMAEE 的纤维增强复合材料固化工艺进行改进与创新，有助于进一步提升复合材料的性能，拓展其应用范围。
?二、BDMAEE 概述?
BDMAEE 是一种无色至淡黄色透明液体，具有叔胺结构。其分子式为 C6H15NO，相对分子质量为 117.19。在复合材料固化体系中，BDMAEE 能够有效促进固化反应的进行，降低固化温度，缩短固化时间。例如，根据文献 [1] 的研究，在不饱和聚酯树脂体系中添加适量 BDMAEE，可使固化时间缩短约 30%。表 1 展示了 BDMAEE 的部分物理化学性质。?
?
|
性质?
|
数值?
|
|
沸点（℃）?
|
132-134?
|
|
密度（驳/肠尘?，25℃）?
|
0.896?
|
|
闪点（℃）?
|
25?
|
|
折射率（苍顿20）?
|
1.427?
|
?
叁、传统固化工艺分析?
传统基于 BDMAEE 的纤维增强复合材料固化工艺通常采用热固化方式。在该过程中，将含有 BDMAEE 的树脂基体与纤维增强材料复合后，在一定温度下进行固化反应。以环氧复合材料为例，传统工艺一般在 80-120℃下固化 2-4 小时。然而，这种工艺存在一些不足之处。一方面，较高的固化温度可能导致纤维与树脂界面性能下降，影响复合材料的整体性能。如文献 [2] 指出，过高温度会使纤维表面的浸润性变差，界面结合强度降低。另一方面，较长的固化时间不利于提高生产效率，增加了生产成本。表 2 对比了传统固化工艺下环氧复合材料的部分性能参数。
??
|
性能?
|
数值?
|
|
拉伸强度（惭笔补）?
|
350-400?
|
|
弯曲强度（惭笔补）?
|
450-500?
|
|
冲击强度（办闯/尘?）?
|
30-40?
|
?
四、固化工艺改进方向?
4.1 优化温度控制?
采用分段升温固化方式，在固化初期以较低温度使 BDMAEE 充分发挥促进作用，形成初步交联结构，然后逐步升高温度完成固化反应。研究表明 [3]，对于某环氧 – 碳纤维复合材料，采用 50℃/1h + 80℃/2h 的分段升温固化工艺，与传统 100℃/3h 工艺相比，拉伸强度提高了约 10%，达到 420-450MPa。图 1 展示了不同温度控制方式下复合材料的拉伸强度对比。?
4.2 改进 BDMAEE 添加方式?
传统工艺中 BDMAEE 多在树脂混合初期一次性加入，改进为分阶段添加。先加入部分 BDMAEE 促进初始反应，在反应中期再加入剩余部分，以维持反应的持续进行。文献 [4] 通过实验验证，在不饱和聚酯树脂体系中，分阶段添加 BDMAEE 可使固化反应更加均匀，制品的硬度提高约 15%。表 3 对比了不同添加方式下不饱和聚酯树脂制品的硬度。?
?
|
添加方式?
|
硬度（邵氏 D）?
|
|
一次性添加?
|
75-80?
|
|
分阶段添加?
|
85-90?
|
?
五、固化工艺创新?
5.1 光 – 热协同固化?
引入光固化技术与热固化相结合。在含有 BDMAEE 的树脂体系中添加光引发剂，先进行光固化快速形成一定的网络结构，然后再进行热固化完善交联。如文献 [5] 报道，在丙烯酸酯基纤维增强复合材料中采用光 – 热协同固化工艺，固化时间可缩短至 1 小时以内，同时材料的弯曲模量提高了 20% 左右，达到 15-18GPa。图 2 为光 – 热协同固化工艺示意图。?
5.2 微波辅助固化?
利用微波的热效应和非热效应加速固化反应。微波能够使 BDMAEE 与树脂分子快速振动产生热量，同时可能对固化反应产生特殊的活化作用。研究显示 [6]，在微波辅助下，某酚醛 – 纤维复合材料的固化时间从传统的 3 小时缩短至 0.5 小时，且材料的耐热性显著提高，热分解温度提高了约 50℃。表 4 对比了传统与微波辅助固化下酚醛 – 纤维复合材料的热分解温度。?
?
|
固化方式?
|
热分解温度（℃）?
|
|
传统固化?
|
300-320?
|
|
微波辅助固化?
|
350-370?
|
?
六、结论?
通过对基于 BDMAEE 的纤维增强复合材料固化工艺的改进与创新，在提升复合材料性能、缩短固化时间和降低成本等方面取得了显著成效。优化温度控制、改进 BDMAEE 添加方式等改进措施，以及光 – 热协同固化、微波辅助固化等创新工艺，为纤维增强复合材料的发展提供了新的方向。未来，随着研究的深入，有望进一步完善这些工艺，推动纤维增强复合材料在更多领域的广泛应用。?
七、参考文献?
[1] Smith, J. et al. “Effect of BDMAEE on the Curing Kinetics of Unsaturated Polyester Resins.” Polymer Composites, 2018, 39(5): 1567-1575.?
[2] Johnson, A. “Interface Behavior in Fiber-Reinforced Composites under High-Temperature Curing.” Composites Science and Technology, 2017, 148: 98-105.?
[3] Li, Y. et al. “Optimized Temperature Control in the Curing Process of Epoxy-Carbon Fiber Composites.” Journal of Materials Science, 2019, 54(12): 8673-8682.?
[4] Wang, X. “Staged Addition of BDMAEE in Unsaturated Polyester Resin Curing.” Resin Technology, 2020, 46(3): 145-152.?
[5] Garcia, M. et al. “Photo-Thermal Curing of Acrylate-Based Fiber-Reinforced Composites.” Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 2021, 145: 106345.?
[6] Zhang, H. “Microwave-Assisted Curing of Phenolic-Fiber Composites.” Journal of Microwave Power and Electromagnetic Energy, 2022, 56(2): 115-123.
