漢高(Henkel)針對航太工業領域推出樂泰(Loctite) Benzoxazine (BZ)複合材料系列產品,包括預浸材料、灌注樹脂、薄膜膠黏劑和模塑成型材料。該材料針對廣泛使用的環氧樹脂、酚醛塑料和雙馬來醯亞胺樹脂(BMI)提供綜合解決方案,涵蓋領域包括產品性能、儲存、加工和衛生安全等。
Benzoxazine預浸材料可用於C919尾錐、輔助動力裝置(APU)門、前緣面板和機腹整流罩等的BZ 9704/SM預浸。
同時,用於Airbus A380和中國商飛C919的Benzoxazine預浸材料的合格認證目前也在進行中,材料已根據主要的原始設備製造商(OEM)計畫和材料系統基準進行了全面測試。Benzoxazine可適應各種工作溫度,其韌性滿足初級和二級結構應用。所有的BZ預浸系統均以預浸形式配製和提供,使用熱熔黏著劑生產,不需要溶劑。
優良的化學穩定性
BZ是一種開環分子,在低溫時有著優良的延遲性能。BZ可在室溫下儲存,而不會發生交叉反應或連鎖反應,因此不需要冷藏運輸和儲存。
BZ還具有優異的儲存壽命穩定性。經過為期一年的熱分析,BZ預浸配方在室溫下的差示掃描量熱法(DSC)特性僅發生微小變化。12個月後仍保持其層間剪切強度(ILSS),樹脂的流動特性僅略有下降。同樣地,在其高玻璃態轉化溫度(Tg)、高韌性迭代中,在長達9個月的時間內,BZ的化學反應性僅發生微小變化,同時,即便被放置在工作站長達30天,仍能保持足夠的黏性和垂懸性,便於鋪疊成型。其黏性以及垂懸性能仍能充分滿足製程要求,適用於層壓成型。
BZ可在長達6個月的時間內保持90%的特性,壓縮性能幾乎沒有變化,而10個月後的衝擊後壓縮強度(CAI)特性則沒有變化,Tg僅有輕微下降。此外,BZ的反應熱在一年中的變化量僅約為10焦耳/克。儘管仍需執行更多的測試,但據預計,一些BZ預浸層壓板的冷藏儲存時間可長達兩年。
同類技術中卓越的品質
與金屬相比,BZ可提供卓越的剛度和強度重量比,從而實現靈活設計,可減重達30%。與環氧樹脂相比,BZ表現出更出色的阻燃和耐煙性能,在無火焰和燃燒毒性方面尤為突出,毒素的釋放量通常為2%,低於各種毒素的百萬分率上限。與酚醛樹脂技術不同,BZ在固化過程中不會產生顯微裂紋或水,且耐久性更好。雖然在工作溫度方面BMI比BZ略有優勢,但在成本和加工方面BZ有著顯著的優勢,僅需6個小時即可完成整個高壓滅菌固化週期。
另一個優勢是BZ系統的固化熱更低,因此具有更低的散熱潛力。該材料表現出其固化發熱量僅有106焦耳/克,而典型的環氧樹脂預浸系統的固化發熱量為210焦耳/克。反應熱越低,潛在的固化循環越快,厚薄零件間才能保持品質一致。
相較於典型的堅韌環氧樹脂系統高達3%的吸濕率,BZ系統的吸濕率僅為0.7-0.9%。這意味著該材料隨著時間的演變,增加的重量更少,展現出其出色的熱/濕性能。
將BZ與初級結構環氧樹脂相比不僅具有優勢,而且在熱壓罐固化製程外(Out of Autoclave, OOA)、僅真空袋固化方面還具有節約成本的潛力。該材料以其OOA固化滿足或超過了所有的初級結構要求,孔隙率不到1%。
樂泰BZ預浸材料為適用於自動化加工而進行了最佳化,在採用自動鋪絲技術(AFP)和自動鋪帶技術(ATL)時,其高工作溫度反覆運算甚至在第一輪時均表現良好,證明了良好的黏性和垂懸性。用於證明AFP性能的機器包括在MTorres、Ingersoll和Electro-Impact的試驗,相比於標準的預浸,除正確尺寸調整外,整個加工過程無需變化。
結論
樂泰BZ預浸樹脂無需冷藏運輸和儲存,更耐高溫,因此安全性更好,殘餘應力更小,有助於提高熱穩定性,而且相較於傳統的金屬結構可減輕至少30%的重量。
樂泰BZ預浸樹脂展現出高熱/濕機械特性,環境穩定性,優異的FST性能、低固化溫升性能和收縮率。此外,這些樹脂在自動化加工和OOA中表現出色,可用於多種實現工作溫度、韌性和加工平衡的系統。
漢高意識到對材料供應信心滿滿的重要,因此公司直接掌控著一個完善的BZ單體供應鏈。一些BZ產品已經完全商品化並且以單向帶和纖維加固形式出售,還有其他產品正處於預商品化狀態。當然,作為市場中的新生材料,BZ在成本方面需要更大的初始經費,不過其固有優勢意味著其使用成本比類似技術要低很多。
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