快速固化工艺革新复合材料制造:紫外与微波技术显著减少能耗与碳排放
2026-02-26 16:23
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项目合作伙伴Cidaut基金会开发了两项创新快速固化工艺,以推动可持续复合材料制造。这些工艺包括用于生物基树脂正面紫外固化的树脂传递模塑(RTM)系统,以及真空灌注与微波辅助固化技术,旨在降低能耗、缩短周期时间,同时保持机械性能与生物树脂及天然纤维的兼容性。

JEC复合材料杂志与Cidaut基金会研究员兼项目经理Laura Matesanz Niño进行了对话,探讨这些快速固化工艺如何支持r-LightBioCom联盟的低影响制造愿景。Laura Matesanz Niño表示:“主要目标是开发新型快速固化技术,结合非高压釜处理,用于高性能复合材料生产,以减少工艺能耗、时间和排放,从而降低制造成本。”她指出,紫外固化RTM工艺利用紫外线引发聚合反应,无需烘箱或高压釜,固化时间显著短于传统高压釜工艺,有效节省了能源与成本。

在紫外固化RTM系统的设计中,关键创新在于仅照射样品局部以诱导光聚合,而非标准装置的全样照射,这适用于多种光聚合树脂。Laura Matesanz Niño解释道:“反应从树脂顶部开始并向底部传播,紫外穿透不是问题。我们通过传感器监测固化温度和比例,确保均匀固化,即使在使用可能散射紫外线的天然纤维时。”Cidaut使用商业生物环氧树脂和合作伙伴合成的高生物组分树脂进行测试,通过动态机械分析发现,新工艺保持了或改善了杨氏模量和玻璃化转变温度等机械性能。

从可持续性角度,Cidaut通过GaBi软件评估环境影响,发现RTM+紫外固化工艺相比传统RTM,二氧化碳排放减少了高达70%。同时,微波辅助真空灌注工艺作为第二项创新,直接加热树脂内部,加速固化并缩短周期时间。Laura Matesanz Niño强调:“与高压釜工艺相比,微波辅助固化时间大幅减少,节省了能源和成本,且工艺独立于环境条件,提高了可重复性。”Cidaut测试显示,微波工艺在固化速度和机械性能上与传统方法相似,主要挑战在于微波系统的尺寸和加热均匀性,但无重大技术障碍。

展望工业化,这些快速固化工艺有望通过更快的处理时间和高效加热平衡较高初始投资,为复合材料制造带来实际好处。r-LightBioCom联盟将在JEC World展示相关成果,与欧盟项目SUSPENS和Repoxyble共同展览。

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