使用实验室烘箱进行二次干燥是不可或缺的，因为它提供了所需的受控热能，可以驱除标准空气干燥无法去除的深层残留水分。通过维持特定温度（例如 70 °C），烘箱可确保纤维完全干燥，这是最终复合材料有效树脂粘合和结构稳固的基本前提。
核心见解：天然纤维本质上是亲水的，这意味着它们会积极吸引并保留水分在其内部结构中。如果没有实验室烘箱的深层渗透热量，这种结合的水分会阻止树脂浸润纤维表面，导致出现内部孔隙、微裂纹，并大大削弱复合材料的强度。
水分消除的科学原理
克服亲水性
由于其亲水性，天然纤维的吸水性就像海绵一样。虽然表面水分可能在室温下蒸发，但大量水分仍被困在纤维细胞结构深处。
实验室烘箱通过在碱处理和洗涤后施加持续、均匀的热量（例如 70 °C）来解决这个问题。这种热能会破坏纤维与水分子之间的结合，迫使深层水分蒸发，否则这些水分会一直被困住。
确保树脂浸润
为了使复合材料具有强度，树脂（基体）必须完全包覆并粘合到纤维（增强材料）上。这个过程称为浸润。
残留水分会在纤维表面形成一层屏障。如果纤维潮湿，树脂就无法正确粘合。烘箱可确保表面在化学上具有反应性，从而使树脂能够渗透到纤维的纹理中，而不是停留在微观的水层之上。
防止结构缺陷
在成型过程中被困在复合材料中的水分是导致失效的催化剂。当复合材料在加热和加压下进行加工时，被困的水分会汽化或产生化学干扰剂。
这会导致复合材料工程中发现的两个主要缺陷：
- 孔隙：材料内部的空隙或气泡。
- 微裂纹：在应力作用下扩展的微小裂缝。 使用烘箱确保完全干燥可以消除这些结构弱点的根本原因。
常见陷阱和注意事项
干燥不完全的风险
仅依靠空气干燥或低温方法通常会导致虚假干燥。纤维触摸起来可能感觉干燥，但内部仍残留结合水。
这种残留的“结合水”尤其危险，因为它会随着时间的推移或在树脂固化的放热反应过程中缓慢释放，从而从内部破坏材料。
温度管理
虽然热量至关重要，但精度同样重要。目标是去除水分，而不是降解纤维。
使用实验室烘箱可以实现精确的热量调节。过高的温度会损坏天然纤维的纤维素结构或玻璃纤维的表面处理剂。如推荐的 70 °C 这样的受控设置，可以在有效干燥和材料保护之间取得平衡。
为您的目标做出正确选择
为了最大限度地提高复合材料的性能，请在制备过程中应用以下指南：
- 如果您的主要关注点是机械强度：确保烘箱循环时间足够长，以去除所有深层水分，因为这直接防止了导致过早失效的微裂纹。
- 如果您的主要关注点是表面光洁度和美观：优先考虑彻底干燥以防止孔隙形成，这会在最终模具中表现为表面瑕疵和内部空隙。
复合材料制造的成功始于一个理解：干燥的纤维是制造耐用材料的唯一基础。
总结表：
| 特性 | 空气干燥（环境） | 实验室烘箱干燥 |
|---|---|---|
| 水分去除 | 仅表面水分 | 深层“结合”水分 |
| 热量控制 | 无（不稳定） | 精确（例如，恒定 70 °C） |
| 树脂浸润 | 差；水分充当屏障 | 优异；表面具有化学反应性 |
| 材料完整性 | 存在孔隙和微裂纹的风险 | 高结构稳固性 |
| 可靠性 | 易出现“虚假干燥” | 一致且可重复的结果 |
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参考文献
- K. R. Sumesh, Omar Shabbir Ahmed. Mechanical, morphological and wear resistance of natural fiber / glass fiber-based polymer composites. DOI: 10.15376/biores.19.2.3271-3289
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
