摘　要：目前，聚酯、乙烯基酯和環氧樹脂是通過加熱、紫外線輻射或電子束進行固化。加熱工藝在這個領域中是常見的。作為一種新的固化技術，微波輻射用于適應RTM工藝的這些熱固性樹脂，它能提供一些重要的優勢，比如優于當前固化技術的靈活性和性價比。

　　復合材料零部件需要在非常嚴格的加工條件下進行固化，以確保樹脂可再現的聚合。聚酯、乙烯基酯和環氧樹脂目前是采用加熱、紫外線輻射或電子束進行固化。加熱工藝在復合材料領域中是常用的。微波輻射作為一種新的固化技術，用于適應RTM工藝的聚酯、乙烯基酯和環氧樹脂，它可以產生兩個重要的優勢：體積加熱以及填充和固化階段的分離。因此，在RTM中使用微波固化的主要目的是：優化樹脂聚合，提高生產率和性價比，減少固
化時間、人工、生產周期時間、能耗和苯乙烯排放。

1　微波技術

　　以電阻、紅外輻射或油為基礎的傳統加熱工藝涉及通過傳導的能量轉移，因此，沿著部件的厚度可能出現熱梯度和一個非均勻的放熱反應。這導致了固化變化，內外固化、熱降解和與過程相關的剩余應力。這樣，必須在低溫和低的加熱速度下工作。這牽涉到長的固化周期以及產生樹脂拉伸和收縮的內外固化，并會引起分層和，或基體斷裂。
　　微波是頻率范圍在300MHz到300GHz的電磁輻射。它們主要用于雷達系統、通信技術、等離子體生成和材料加熱。2.45GHz微波是工業應用中常用的。材料的微波固化涉及電磁固化工藝。由于微波的高頻率，通過自由空間的傳播是可能的。因而，不用特殊的電極也可能做到三維固化。
　　微波功率輻射是作為一種非常快且具選擇性的加熱方法而聞名，它清潔安全，多用途，使用方便。它可用于聚酯樹脂加速聚合過程?，F在，這種技術已被工業化用于一個連續擠出過程中，固化熱固性彈性體(SBR、NBR，天然橡膠等)。
　　與傳統的加熱系統相反，聚合物中微波吸收的主要機理是在施加的電場中偶極的重新取向；由于偶極的運動，能量被消散好像加熱一樣，能量被體積傳遞，因此溫度梯度減小，內外固化就有可能，如圖1所示。在圖2中，一個紅外熱成像圖顯示聚酯樹脂使用微波輻射固化的不同步驟?？梢匝刂袒瘯r間觀察到體積加熱。
　　不是所有的聚合物材料都適用于微波工藝。但是，許多聚合物含有形成強偶極的基團。微波輻射和聚合物材料相互作用的效率取決于偶極強度，移動性和質量。
　　熱固性樹脂一般是極性材料，能夠吸收作用于它們的微波。通過材料吸收微波依賴于它們的介電性能，導致極性基團的激活并因而引起一個加熱效應。微波的穿透能力使材料能夠體積加熱，這對于采用熱加熱是不可能的(圖1)。介電添加劑可以被用來提高微波和樹脂之間的相互作用。介電添加劑是極性物質，以非常低的用量(達2.5％)加入到樹脂混合物中，吸收微波輻射并轉化為熱，傳遞至樹脂。

2　工藝和性能

　　開展微波固化的研究(圖2)，以突出它針對復合材料加工的優點。適用于RTM工藝和微波固化的多功能聚酯、乙烯基酯和環氧樹脂被改性成低粘度，用于模具的優化填充。在填充過程完成后，應用三維微波系統開始樹脂的固化過程。固化是一種放熱反應，微波只是啟動固化。這種創新的微波系統和一種溫度控制系統相關聯，以確保均勻的加熱和樹脂的佳固化。在模擬軟件的幫助下開發該微波系統用于微波場和終的加熱。

　　通過微波輻射增加樹脂聚合度，可以達到100％，而固化時間減少。由于非常高的聚合度，苯乙烯排放特別是在脫模過程中，與開模工藝相比可以降低80％以上。使用示差掃描量熱法(DSC)對固化部件的表征顯示它們采用該項技術可完全固化。
　　這些試驗的目的是把放熱過渡的焓和樹脂固化度相聯系，兩者呈反比關系。一個較高的焓表示較低的固化度。對于采用微波或傳統加熱方法固化的樹脂，固化度百分比可以按照未固化樹脂的焓計算。
　　在本研究中，需要在相同條件下進行實驗，已獲得試樣固化度的修正值。一個評估的未固化聚酯樹脂的焓E=256.97 J/g，相當于樹脂固化過程中釋放的放熱過渡的焓?？紤]到這個值，在相同試驗條件下采用傳統加熱固化試樣的試驗，具有94％的固化度，如圖3所示。相比之下，采用微波輻射，樹脂的聚合度增加至100％，如圖4所示。

3　結　論

　　開發了一個適用于RTM的可升級微波系統，用于復合材料部件的均勻加熱和固化。只有被開發的樹脂和溫控微波系統相結合才能確保部件的均勻加工。
　　該新工藝潛在的好處是：
　　(1)通過把填充和固化步驟分開，從根本上改變了RTM工藝。反應直到施加微波才開始發生。
　　(2)減少了固化時間（體積加熱）。
　　(3)減少了苯乙烯排放和人工。
　　(4)采用微波固化，提高了聚合度（近100％），不需要高溫下后固化。
　　(5)由于均勻加熱減少了內應力。