【专业讲堂】一文了解复合材料成型用高压釜的发展史及工作原理

什么是高压釜？

高压釜是一种大型钢制容器，具有圆柱形隔间，可让蒸汽或任何其他气体在较高的压力和温度下循环。因此，基本上，可以将其视为压力锅的高级放大版本。在高压釜中固化的最常见材料是高级复合材料，例如碳纤维和环氧树脂。

高压釜的发展史

当谈到现代高压釜形成的历史时，整个历史上有一些具体的发展阶段值得一提，虽然在发明产生时，人们还不知道会导致高压釜的发明。

古希腊人使用沸水对医疗工具进行灭菌的方法。这充分证明了他们了解热会破坏细菌或微生物的事实，这是高压釜用作消毒器的基本原理。1679年法国工程师Denis Papin发明了蒸汽压力锅。如前所述，可以将高压釜视为高压锅，两者的原理相似。

法国生物学家路易斯·巴斯德（Louis Pasteur）在1860年代证实了疾病的细菌理论。他的研究发现，加热工具可以消灭细菌，可以防止感染疾病，这是高压釜的一种用法。最终，1880年由路易斯·巴斯德（Louis Pasteur）的合作者查尔斯·钱伯兰（Charles Chamberland）发明了高压釜。

高压釜的主要用途

在高压釜诞生之初，它又可以称作“高压灭菌器”，其主要工业用途是用于杀死可重复使用材料中的细菌。有没有想过所有这些手术器械，如手术刀和剪刀，在手术后会怎样？答案是它们只是被重用了。有些人可能会怀疑是否将使用更常见的方法（例如使用消毒剂）彻底清洁所有设备。答案是否定的，因为当高压灭菌器发挥作用时，所有的手术器械都放在高压釜内，并清除掉所有微生物或更常见的细菌。

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除了主要的消毒用途外，在工业上，高压釜还有许多其他用途。它可用于执行各种类型的工业处理器和科学实验。但是，在大多数情况下，与使用蒸汽的灭菌不同，各种其他气体通过高压釜达到不同的结果，无论是催化反应还是固化金属。这些例子包括：

• 橡胶的硫化，先在其中硫化，然后再用硫磺硬化。

• 通过促进缩聚反应帮助尼龙的合成。

• 通过循环有机过氧化物或空气以帮助乙烯聚合来生产聚乙烯。

• 用于飞机的材料的生产通常通过固化来完成，该固化是通过施加热量来促进长链聚合物分子的形成。

  
  高压釜如何工作？

如前所述，高压釜可以被认为是放大版的压力锅，压力锅背后的过程是，锅内的水被加热，导致其中一些分子形成蒸汽，使蒸汽无法逸出，从而增加了压力。正如理论所言，压力的增加会导致水的沸点增加，从而使压力锅内的食物烹饪速度更快。

类似地，在高压釜内，允许蒸汽或任何其他气体通过位于内部的隔室，随着时间的流逝以及蒸汽的不断进入，这些隔间内的温度和压力会升高，然后将这些因素维持在这些升高的水平上足够长的时间，对于碳纤维/环氧树脂而言就可以进行很好的固化反应。