对于热固性复合材料，树脂的固化过程决定着复合材料的力学性能和热性能，同时固化时间也占据整个成型周期的主要部分。因此，开发快速固化的树脂体系以及与其匹配的固化工艺是实现碳纤维/热固性树脂复合材料在汽车领域大规模应用的基础，在这方面已经取得了一些研究进展。

　　在复合材料快速固化过程中，缩短固化时间容易造成反应放热集中，从而带来诸如纤维浸润不良、固化不均以及残余应力等问题。因此，为了保证通过快速固化工艺制备的复合材料具有良好的成型性能，有必要对快速固化树脂体系的工艺特性及复合材料成型工艺进行深入研究。

　　实验采用双酚A型环氧树脂、改性咪唑、改性脂肪胺、碳纤维单向织物，按照设计的配方组成将环氧树脂和固化剂搅拌混合均匀，在室温下通过抽真空除气泡，然后将树脂从进胶口灌入封装好的纤维中，树脂沿高渗透层流动，从纤维的上表面向下表面浸润，灌注时间约为5min。灌注完毕后关闭真空阀，保持真空袋内真空压（真空度≥98kPa），将模具放入烘箱加热固化，温度为120℃。复合材料层板的固化时间为开始加热到层板内部温度达到恒定至120℃。当固化结束后，将模具拿出烘箱，自然冷却至室温。

　　在120℃下恒温固化的DSC测试结果。可以看到，120℃下树脂体系具有较高的固化速率，固化度可在4.6min内达到95%。相比100℃和110℃，120℃和130℃均能够明显提高树脂体系的固化速度，且这两种温度下的固化速度比较接近，因此120℃更适合作为该树脂的快速固化温度。

　　综合树脂的固化行为、流变行为和力学性能，该环氧体系适合用于快速固化工艺，采用VARIM 工艺进行碳纤维/环氧复合材料层板的制备。根据复合材料层板在固化过程中的温度变化情况可以看出，在120℃下，复合材料层板的温度升温较快，10min后达到130℃，13min后温度趋于稳定，代表着固化反应的结束。实验表明，时间为13min，复合材料层板固化度可达95.2%，证明树脂基体具有了较高的交联密度，固化效果良好。通过采用模具、纤维预热技术，有望进一步提高成型效率，缩短固化时件。

　　通过金相分析，可以发现快速固化碳纤维/环氧复合材料层板试样的横截面由于单向纤维织物自身空隙较大，导致层板内部存在一定的富树脂区，但是并未发现明显的空隙和分层缺陷。说明快速固化树脂对碳纤维具有良好的浸润性。

　　相比常规固化层板，快速固化所得层板的弯曲模量和弯曲强度分别降低了7.7%和7.0%，降低幅度较小。可以认为，快速固化层板在极大地缩短了成型固化时间的同时，保证了良好的力学性能。同时，通过对层板热性能的分析发现，快速固化层板的Tg为101℃，相比常规固化层板Tg（107℃），降低幅度较小，证明快速固化碳纤维/环氧复合材料层板具有良好的耐热性能。

　　阅读延伸：《树脂基复合材料的紫外光固化成型技术优势》