优质结构泡沫AIREX® T92的性能特点和应用前景

1  概述

    加铝(Alcan)复合材料集团芯材事业部的PET泡沫AIREX®T90和T91自2005年推出以来取得了巨大成功，已被广泛应用于风电叶片、轨道交通、船舶和工业应用等领域。通过生产AIREX®T90和T91，AIREX积累了丰富的经验和精湛的技艺，这也使其成功研发并推出新的PET泡沫AIREX®T92。

    本文对该新型PET泡沫AIREX® T92的静、动态力学性能，高低温下的力学性能和前景进行了介绍。

2  静态力学性能

    AIREX^® T92系列含有三个密度的产品，分别为：T92.100，T92.110，T92.130，密度规格依次为105kg/m³，115kg/m³和135kg/m³。本文将T92的力学性能与T91对应产品的力学性能进行了比较，列于表1；还将T92的力学性能与常用的PVC泡沫AIREX® C70和C71相关产品进行了比较，结果列于表2~表3。

表1  T92与T91的力学性能数据对比（以T91的性能为100%）

    从表1可以看出，与T91比较，T92的密度有所减小，强度和模量均有所提高或维持不变；突出的是T92的剪切延伸率为15%，是T91的2~2.5倍，达到了PVC泡沫的量级（如常用的C70.55的剪切延伸率为16%），突破了传统PET泡沫‘脆’的弱点。

表2  T92.100与C70/C71的力学性能数据对比（以T92.100的性能为100%）

    其中C70.55密度为60kg/m³，C70.75密度为80kg/m³，C71.55密度为60kg/m³，C71.75密度为80kg/m³。

表3  T92.130与C70/C71的力学性能数据对比（以T92.130的性能为100%）

    从表2~表3可以看出：与C70.55/C71.55比较，T92.100的压缩性能高于C70.55/C71.55，剪切性能基本一致；与C70.75/C71.75比较，T92.100的压缩和剪切性能低于C70.75/C71.75；T92.130的压缩性能高于C70.75/C71.75，剪切性能高于或等于C70.75/C71.75。

3  高低温下的压缩强度

    在复合材料夹层结构成型过程中，芯材往往要经受高温的考验。对于真空灌注、预浸料等工艺，芯材需在高温下承受一定的压力。图1所示为T92.100在0℃~150℃温度下的压缩强度，可以看出，在150℃高温下，T92.100仍有高于0.1MPa的压缩强度，即在150℃高温下可以承受1个大气压的压力（真空袋压）而不被压坏。

图1 T92.100 压缩强度―温度趋势线

4抗疲劳性能

    图2是T92.100与C70.55和C70.75的疲劳试验对比曲线，曲线表明T92.100的疲劳强度高于C70.55。当试验达到1千万次（10Mio）时，T92.100的疲劳强度甚至超过了C70.75。所以，对于风电叶片、游艇、轨道交通等需要承受多周期的疲劳载荷的产品，AIREX^® T92具有突出的优势。

图2  疲劳试验S-N曲线

5  应用情况和前景

    AIREX®T92综合性能优异，特别是剪切延伸率为同类PET泡沫的两到三倍，达到了PVC泡沫的量级。这一突破消除了原本限制PET泡沫应用的‘太脆’这一弱点，开创了PET泡沫的新时代。

    对于长期承受疲劳载荷的复合材料产品，AIREX^® T92表现出了比PVC泡沫更大的优势。该泡沫可以承受短时150°C的固化温度，因此可用于各种不同预浸料系统和其他有耐高温要求的工艺。另外，AIREX^®T92工艺操作便利，适用于所有树脂体系和工艺技术。通过与目前常用的PVC泡沫的比较发现，该泡沫完全满足风电叶片的技术要求。

    在AIREX^®T92成功推出之前，AIREX^®T91已被成功应用于游艇、风电叶片和轨道交通等产品。具备优异综合性能的AIREX^®T92，其性能在T91基础上得到了全面的提升，它必将成为复合材料夹层结构芯材的又一明智选择。