先进树脂基碳纤维复合材料的电子束固化技术是顺应碳纤维复合材料低成本化和无公害化的发展趋势，是新兴起的一种成型工艺技术，其特点是常温固化，固化速度特别快，几分钟甚至几秒钟就可以完成，能耗低，对环境污染小。电子束固化碳纤维复合材料的工艺方法受到各国碳纤维复合材料研究工作者的重视，相对于热固化成型工艺而言，电子束固化具有许多独特的优点。

　　（1）固化温度可以调节。可进行室温或低温固化使电子束固化工艺具有热固化工艺不可比拟的优势。在热固化过程中模具与碳纤维复合材料制品的热膨胀的速率和程度不同，而且，碳纤维复合材料中基体在冷却过程中的收缩与增强纤维之间也存在程度上的差异。这些差异能够改变碳纤维复合材料制品的尺寸并且产生内应力，内应力的存在严重影响碳纤维复合材料的热疲劳等力学性能。电子束固化工艺不仅能保证制件的尺寸而且能减小残余应力。碳纤维复合材料残余应力的减小不但能够提高其力学性能而且能降低制件的工装成本。另外，采用较低的固化工艺温度，对模具材料的性能要求降低，如泡沫塑料、石膏、橡胶、木材等都可作为模具材料，代替价格昂贵、加工困难的钢等，模具成本大大降低。

　　（2）固化速率快，成型周期短。一种典型的电子束固化碳纤维增强丙烯酸环氧层压板，所需电子束辐射剂量大约为100kGy。对于一个效率超过95%的50kW的电子加速器，当50%的电子束能量被吸收时，每小时能生产900kg碳纤维复合材料。这比热压罐固化速率快1-3个数量级。

　　（3）适于制造大型碳纤维复合材料制件。只要电子加速器的屏蔽系统容许，可以用电子束固化很大的碳纤维复合材料制件。目前，最大的电子束固化设备在法国的Aerospatiale，它可以制造5m×10m的碳纤维复合材料构件。建造一个能制造如此大的碳纤维复合材料构件的热压罐是非常困难的。

　　（4）固化区城可选热。固化工艺提供的是一个整体温度场，而电子束工艺所实施的是一个辐射区，对扫描区域可以任意选定。如果制件中存在几种树脂基体并且每种树脂所需的剂量不同，可以通过逐次固化得到解决。对于碳纤维复合材料的修补，电子束固化具有独特的优势，特别是便携式电子加速器的研制成功使电子束固化技术实现了碳纤维复合材料的现场修补。

　　（5）有利于环保。碳纤维复合材料的热固化经常释放挥发性降解产物，这种挥发性物质可能有毒，需要适当的控制。电子束固化明显降低了降解物的产生，并且降解产物中主要是常见的H2、CO2和CH4。电子束固化树脂体系少用或者不用易挥发的有毒的有机溶剂以及有毒而且致癌的胺类固化剂，这就减小了对环境和人体的危害。

　　（6）电子束固化工艺匹配性强。它可以与RTM、编织、缠绕和拉挤等成型工艺相匹配。电子束固化也可以对不同材料进行共固化或者共粘结。

　　（7）材料的工艺操作性好。电子束固化树脂中不含热引发剂，树脂的适用期很长，预浸料的低温冷藏问题得到解决。通过加热可使树脂的粘度降低，因此在缠绕工艺中缠绕机的清洗次数降低。如果材料中含有温敏性材料（泡沫材料、易熔的聚合物、纤维参杂物等），利用电子束固化技术能够在不改变这些温敏性材料形状的情况下进行固化，而热固化很难做到。

　　（8）能耗低。电子束固化碳纤维复合材料所需能量为热固化的1/5或者更低。加拿大AECL公司的研究工作表明，采用电子束固化1kg碳纤维复合材料仅需0.1~0.72kW的能量，而热固化需要的能量为1.76～2.86kW。

　　虽然电子束固化碳纤维复合材料具有许多热压成型不具备的优点，但是要使电子束固化工艺在碳纤维复合材料工业中得到广泛的应用，仍有许多问题需要研究。

　　阅读延伸：《紫外光固化碳纤维复合材料技术发展概况》