实验过程中，研究人员在环氧树脂基体中按重量占比加入了1%-20%的SIL及固化剂，并加热至熔点。实验结果表明，未加入上述添加剂的环氧树脂的固化时间约为100°C条件下31分钟；加入重量占比1%的SIL后，固化时间缩短了80%；随着加入SIL添加量的增加，固化时间也变得更短。这意味着这种改性环氧树脂在3D打印及其他复合材料量产工艺的应用中具有巨大的潜力。
离子液体不同添加量条件下环氧树脂的固化流变学曲线
除快速固化外，斯威本科技大学高级研究员Nishar Hameed博士通过10年来对离子液体和环氧树脂及其他聚合物之间的相互作用进行了潜心研究，还发现离子液体的介入使得极具脆性的环氧树脂变得具有韧性和可成型性。
左图中，环氧树脂具备了韧性和弹性，能够在作用力条件下弯曲、扭转，并在作用力消失后恢复原来形状。右图对比了热固性环氧树脂在初始状态和280%延展后的状态。
“研究表明，环氧树脂也可以在室温条件下具有弹性和韧性，并且像热塑性材料一样可延展。”Hameed表示说，“通过理论和实验验证，我们证实了存在一种可逆的转化机制，能够使环氧树脂分子网络变得更加坚韧。”
基于上述发现，Hameed的团队与迪肯大学Luke Henderson博士的团队合作，试图验证SIL是否具备类似的弹性。
室温条件下，不同浓度离子液体对热固性材料拉伸机械性能的影响；硬&脆（10%），韧性&弹性（30%）；可拉伸&可延展（50%）
“发现SIL能够加快环氧树脂的固化速度纯属偶然，”Hameed坦承，并表示研究人员在次实验中就发现固化的进程“过于快速”了，“我们必须对不同的离子液体、浓度及工艺条件进行比较分析，寻找其中的固化机制以及相关的物理性能。”
“新树脂配方的固化速度比标准树脂提升了72倍，”他表示说，“在某些条件下，研究人员甚至未及测量固化就已完成。”
Hameed表示，该方法不仅缩短了固化时间，同时也降低了固化所需温度，从而节约了能源。
大规模复合材料量产的未来前景
这种改性环氧树脂在进入市场之前还需要进一步的研究。“有几个快速固化相关的问题必须尽快解决。例如这种快速固化环氧树脂的交联反应发生在数秒之内，加热-冷却时间很短，入模-脱模时间也很短，这给工艺操作带来了压力。”Hameed表示说。
为解决上述问题，他的团队正在研究一种计算验证方法，来判断并尽可能减少这些缺陷。“这对于复合材料结构和相关生产工艺的完整性和效率十分关键。”
Hameed认为SIL改性快速固化环氧树脂在复合材料增材制造技术方面潜力巨大。“在3D打印过程中，我们的树脂配方能在数秒内完成固化，这将大幅加速部件生产的效率。”
目前，研究团队正在就该树脂配方对其他复合材料制造技术的影响进行评估，包括灌注、RTM、其他自动化技术、预浸料的订制生产以及快干环氧基油漆、涂料和上浆剂中的应用。Hameed表示，由于出色的灵活性，它甚至可以应用于传统意义上热固性材料难以实现的热成型工艺中去。
“增材制造技术与可快速加工聚合物的组合是未来复合材料及部件实现规模量产的重要路径。”他表示说。
