来自伊利诺斯州研究人员的新型聚合物固化工艺可以大幅降低成本

伊利诺伊大学的研究人员开发了一种新的聚合物固化工艺，可大幅度降低制造FRP所需的成本，时间和能源。研究人员的调查结果表明，新聚合工艺使用的能量减少了10个数量级，并且可以在当前的制造工艺中减少两个数量级的时间。

据研究人员称，根据能源的不同，治疗波音787 Dreamliner等大型商用飞机的一部分可消耗96,000千瓦时以上的能源，并产生超过80吨的二氧化碳。研究人员认为，他们的新固化方法将同一部分的能量需求降至9.6毫瓦小时。
“这项发展标志着近半个世纪以来可能是高性能聚合物和复合材料制造业的首次重大进步，”航空航天工程教授兼主要作者Scott White说。

这项正在得到美国空军支持的研究，着重于一种称为正面聚合的新过程，该技术使研究人员能够控制化学反应性，从而节约聚合物固化过程。第一步是预成型称为双环戊二烯（DCPD）或DCPD纤维混合物的单体的溶液或凝胶。研究人员然后使用热源来引发预成型材料的聚合。一旦开始，单体具有足够的内部能量将其自身聚合成热固性产品，而不需要高压灭菌器或发电厂。

该过程称为正面聚合，因为反应沿着线或前面快速通过单体树脂或单体 - 纤维混合物，就像快速移动的天气系统或军队形成一样。DCPD的正面聚合生产高性能交联热固性聚双环戊二烯（pDCPD）聚合物或聚合物复合材料。

“通过接触基本上是烙铁的聚合物表面的一个角落，我们可以开始在整个材料中传播的级联化学反应波，”White说。“一旦触发，反应使用焓或聚合反应的内部能量推动反应向前并固化材料，而不是外部能源。”

该团队已经证明，这种反应可以在控制良好的实验室环境中生产出安全，高质量的聚合物。他们设想该工艺适合大规模生产，因为它与常用的成型技术如成型，压印，3D打印和树脂灌注相兼容。