RTM中微粒和纳米颗粒的滞留与传输：基于TGA/SEM的技术对渗透性结果的洞察 Ariel Stocchi, Luis A. Miccio, Exequiel Rodríguez, Gastón Francucci

《Journal of Composites Science》：Retention and Transport of Micro- and Nano-Particulates in RTM: TGA/SEM-Based Insight into Permeability Outcomes Ariel Stocchi, Luis A. Miccio, Exequiel Rodríguez and Gastón Francucci

　　摘要：本研究对比了微米级和纳米级填料在液态复合材料成型过程中的性能，重点探讨了颗粒大小和形态对树脂流变特性、流动行为以及填料在纤维预制件中的过滤效果的影响。将玻璃微球和有机改性的蒙脱石分散到环氧树脂中，并通过玻璃纤维毡预制件进行注射，其中纤维体积分数 ranging from 0.27 to 0.47。研究结合了流变特性分析、原位流动前沿追踪、非饱和渗透性分析、热重分析（用于量化残留颗粒）以及扫描电子显微镜（SEM）下的微观结构观察。尽管纳米级填料的添加量较少，但其粘度增加明显高于微米级填料系统，然而其渗透性基本保持不变。相比之下，微米级填料填充的树脂在流动入口处表现出强烈的过滤现象，在模具底部发生密度驱动的沉淀，并伴随显著的渗透性损失。结果显示，尽管纳米级填料粘度更高，但仍能保持均匀分布和流动连续性；而微米级填料则促进了 Cake 形成和局部压实。这一对比研究阐明了填料尺寸和形状如何控制液态复合材料成型（LCM）中的过滤机制，为填充树脂系统的设计提供了指导，而不会影响零件质量。

1. 引言
聚合物基复合材料结合了高比刚度和强度以及形状多样性，使得成本效益高地制造复杂零件成为可能，应用于风能、运输、海洋、航空航天和建筑等领域。液态复合材料成型（LCM），包括树脂传递模制（RTM）及相关变体，是一种成熟且可扩展的生产方法，其中催化剂激活的树脂被注入干燥的纤维预制件中并在模具内固化[1,2]。除了简单的纤维-基体系统外，混合复合材料通过引入多种增强材料和/或颗粒填料进一步优化性能和成本[3]。颗粒添加剂具有多种功能：减少收缩率和原材料成本[4]、提高阻燃性[5]和耐磨性[6]、增强阻隔性能和机械性能[7]等。填料包括微米级固体和纳米级颗粒，它们对流变特性和微观结构都有独特的影响。因此，采用混合方法可以同时优化材料性能以满足各种要求，这是单一增强材料复合材料无法实现的[8,9]。在可用的纳米填料中，层状硅酸盐纳米黏土被广泛用于提高刚度和阻隔性能。它们的性能主要取决于其在聚合物基体中的分散状态（插层或剥离，见图1）以及与树脂的相互作用[10,11,12,13,14]。为了提高与有机基体的相容性，这些天然亲水性的硅酸盐通常经过有机改性，从而改善在环氧体系中的分散性和加工性能。另一方面，玻璃微球作为一种成熟的填料，在复合材料中有着广泛的应用，已有大量关于其机械、物理和耐久性特性的文献支持[15,16,17,18,19,20,21,22,23,24]。

图1. 纳米黏土结构示意图（由中心八面体层的氧化铝或氧化镁与两个外部四面体层的二氧化硅组成的二维层结构），以及其根据分散状态（插层/剥离）的不同性能。在 LCM 的背景下，这些填料的主要作用在于改变悬浮液的流变特性，并在流动过程中与多孔预制件相互作用，从而控制传输、过滤和最终的空间分布。当含有颗粒的树脂通过纤维预制件时，增强材料起到过滤作用，颗粒可能在纤维束入口处（表面 Cake）以及双尺度孔隙网络中（深层沉积）被捕获，这会降低孔隙率和渗透性，增加注射压力，并可能导致干燥点或缺射现象[25,26,27]。同时，填料还会增加树脂粘度（必须控制在工艺特定的范围内，通常低于 0.5 Pa·s 以确保可渗透性），从而缩小加工窗口。过滤还会沿流动路径产生浓度梯度，导致不均匀的颗粒分布，这种不均匀性会固定在固化后的微观结构中（从而导致性能变化[25]）。由于颗粒大小、形状和密度决定了树脂的传输、沉积和孔隙堵塞行为，微米级和纳米级填料的行为有所不同。显微镜和微PIV（Particle Image Velocimetry）研究表明，宏观通道到微观通道的颗粒交换是主导的沉积机制；流速、纤维体积分数和颗粒大小相对于纤维束间距对颗粒的沉积位置有重要影响[28,29]。尽管有关 LCM 过程中纳米黏土过滤的零星报道[30]，但现有文献仍缺乏在相同预制件结构和工艺条件下对微米级和纳米级填料系统的直接定量比较。因此，目前尚未在统一的框架内系统评估颗粒大小对流变特性、渗透性、空间保留及最终微观结构的综合影响，这限制了制定工业 LCM 工艺中填料选择和加载量的实用指南。

为了解决这些局限性，本研究系统地研究了两种技术相关的填料——玻璃微球和有机改性的蒙脱石，在基于环氧树脂的玻璃纤维毡复合材料中的加工行为。研究目的是评估填料几何形状和表面化学性质如何影响树脂粘度、流动前沿动力学以及最终在纤维预制件中的填料分布。通过结合流变测量、渗透性分析和微观结构表征，本研究旨在识别控制混合复合材料制造的过滤和沉淀机制，为填料选择和加载水平提供设计指导，以优化 LCM 处理材料的流动连续性。

2. 材料与方法
2.1 材料与复合材料制备
使用的增强材料是随机分布的玻璃纤维毡（面积重量为 250 g/m2；来自中国河北优牛玻璃纤维制造有限公司）。基体为双酚A环氧树脂的二缩水甘油醚（DGEBA，DER 383，182.3 g/eq；Dow Chemicals），并与一种甘油基脂肪族醚反应性稀释剂（Novarchem S.A.）混合以降低 LCM 用树脂的粘度，然后用环脂族胺固化剂（Air Products and Chemicals Inc.）进行固化。纯树脂体系的配方为：环氧树脂 64 部分、反应性稀释剂 16 部分和固化剂 20 部分（按重量计）。研究了两种填料系统：（i）微米级玻璃微球（中值直径约为 80 μm），添加量分别为 5%、10% 和 20%；（ii）纳米级层状镁铝硅酸盐片状粒子（Cloisite? 30B；Southern Clay Products Inc.），添加量为 1%、2.5% 和 5%（片状粒子典型厚度约为 1 nm；经过有机改性好以增强与聚合物的相溶性）。需要注意的是，这两种填料并没有在完全相同的添加范围内进行研究。所选浓度反映了实际的加工限制：即使在中低添加量下，纳米黏土也会显著增加粘度，而微米级填料可以在较高体积分数下加入同时保持适合 RTM 的流动条件。因此，这里的比较并非单纯关注颗粒大小这一个变量，而是对比两种具有不同尺寸、形态和密度的代表性填料类别。

填料通过机械搅拌加入环氧树脂（预固化剂）中，直至视觉上均匀。对于纳米黏土系统，还添加了一个额外的分散步骤：将环氧树脂-纳米黏土浆体置于温度控制的超声波浴中（30 °C）超声处理 30 分钟以促进解聚/剥离。固化过程包括 105 °C 下处理 1 小时，随后在 150 °C 下后固化 0.5 小时。

2.2 流变特性分析
使用 Anton Paar MCR 301 流变仪（平行板几何结构，直径 25 mm）测量粘度。为了更真实地反映加工条件，所有测量均在相同的温度范围内（14–24 °C）进行。结果以动态粘度呈现。

2.3 注射、样品采集与标记
在矩形钢模具中进行单向注射（模具腔厚 3.2 mm，通过金属间隔片固定）。纤维体积分数通过织物层数控制。透明的亚克力盖子厚度为 3 cm，可观察前进的流动前沿并限制压缩过程中的模具变形。所有注射都在恒定入口压力 2 bar 下进行。实验在温度控制的实验室环境中进行，使用常规空调系统保持室温在 19.5–20.5 °C 范围内。每次实验期间使用数字温度湿度计监测温度，确保温度波动在 ±0.5 °C 以内。由于树脂粘度对温度敏感，渗透性计算使用的粘度值根据每次实验实际测得的温度进行了调整。对于每种填料类型和条件，均在相同的工艺条件下进行了两次独立注射，以评估重复性。重复实验之间的差异用于估计实验不确定性。报告的渗透性和填料保留率数据对应于两次注射的平均值，相应的不确定性表示为重复实验之间的范围（低于 5%）。尽管重复次数有限，但不同填料系统之间的差异始终大于实验间的变异性，这证明了所观察趋势的稳健性。为了便于比较不同测试结果，过滤后的悬浮液体积进行了归一化：当 70 mL 液体通过下游流量计后，中断注射过程。停止流动后，模具在 105 °C 下固化 1 小时，然后在 150 °C 下后固化 0.5 小时。我们使用了不连续的预制件结构（由织物条组成，见图 2），固化后形成交替的复合材料段和悬浮液通道。从固化后的板上沿流动方向切割出 2 cm 宽的复合材料样品，并标记为 C1、C2……、Ci（距离入口越远，编号越大）。相邻的 1 cm 宽的固化悬浮液通道（树脂+填料）被切割并标记为 S1、S2……、Si。复合材料样品（C*）用于微观结构分析；悬浮液样品（S*）用于量化填料含量与过滤长度的关系。

2.4 热重分析（TGA）
使用 Shimadzu TGA50 热重分析仪测定 S* 样品中的填料质量分数。为了量化总无机残留物（即每个位置的填料含量），样品在氧气气氛下从室温加热至 1000 °C，加热速率为 10 °C/min（这样所有有机物质都会完全氧化）。因此，聚合物降解后的任何残留质量被视为无机（或总固体）含量，并用于构建沿流动路径的保留率分布。对于每种条件，TGA 测量是在独立注射重复样品上进行的，所得的变异性被纳入保留率分布的不确定性范围内。

2.5 扫描电子显微镜（SEM）
使用 JEOL JSM-6460 LV 扫描电子显微镜观察 C* 样品的颗粒沉积和微观结构特征。样品在距入口预定距离处切割，抛光后喷涂一层薄金膜以便成像。

2.6 渗透性测量
我们利用达西定律（Darcy’s Law）通过流动前沿追踪来估算有效非饱和过程渗透性（见公式（1）：
\[Kunsat = \frac{\Delta\psi}{\DeltaP}\]
其中 Kunsat 是非饱和渗透率（m2），? 是预制件的孔隙率，m 是从流动前沿位置与时间曲线线性拟合得到的斜率（m2·s?1），μ 是流体粘度（Pa·s），ΔP 是施加的压降。需要注意的是，在含有颗粒的流动条件下，通过前沿追踪得到的渗透率并不代表原始预制件的固有渗透率。实际上，它代表了一个有效过程渗透率，其中考虑了增强材料结构、纤维体积分数以及注射过程中发生的过滤现象的综合影响，包括表面 Cake 形成、深层颗粒沉积、部分孔隙堵塞和潜在的局部压实效应。因此，提取的 Kunsat 应被视为一个与工艺相关的参数，适用于在相同条件下比较不同系统的流动响应，而不仅仅是一个干燥预制件的纯材料属性。

流动前沿位置与注射时间的关系是通过安装在透明流动池顶部的相机记录注射过程获得的。预制件的孔隙率则通过以下公式计算：
\[n = \frac{\pi d_c^3 \rho_{fiber} \times \eta}{2 \times (L - d_c)}\]
其中 n 是织物层数，ξ 是织物的面积密度（g/cm2），ρ 是纤维的密度（g/cm3），e 是模具腔厚（cm）。

渗透率值是针对每次注射的重复实验确定的，报告的值对应于平均值，不确定性基于重复实验的变异性进行估算。相应的图表中包含了误差条，以反映这种分散性。3. 结果与讨论在本节中，我们分析了微米级和纳米级填料对低压力模压（LCM）工艺的影响。首先，我们量化了悬浮液的流变学特性来确定粘度窗口，并通过恒定ΔP下的流动前沿追踪提取了未饱和渗透率。然后，我们利用热重分析（TGA）绘制了粒子沿流动路径的保留情况，并通过扫描电子显微镜（SEM）检查了整个厚度的沉积情况。综合这些结果表明，尽管纳米粘土系统在低负载下粘度增加，但仍保持了渗透性，并且产生了相对均匀的深床保留效果；而玻璃微球系统则在靠近模具下表面的区域表现出强烈的表面过滤现象，并伴随着由密度引起的通道效应，从而显著降低了渗透率并在接近入口处形成浓度积聚。这些差异应该结合填料粒径、形态、密度以及每种系统所探索的不同加载范围来解释。需要注意的是，此处所做的比较并不是一个孤立考虑粒子大小的单一变量研究。这两种填料系统不仅在粒径上有所不同，在形态、密度和可加工加载范围上也存在差异，而这些加载范围是基于粘度和灌注限制来选择的。因此，以下讨论重点是比较两种代表性填料类别在现实加工条件下的整体行为，而不是将观察到的效应简单地归因于粒子大小。3.1 加工窗口期间的粘度树脂的粘度决定了LCM中的浸渍动力学：对于给定的ΔP，较高的粘度会减慢流动前沿的速度，并增加出现空洞和干燥区域的风险。因此，我们选择了一种初始粘度保持在RTM/真空辅助树脂转移模压（VARTM）所需范围内的树脂/稀释剂系统。具体来说，我们设定了两个条件：(i) 在20°C时μ0 ≤ 0.75 Pa·s（初始粘度低于0.75 Pa·s）；(ii) 在20°C时40分钟内|Δμ|/μ0 ≤ 5%（相对变化低于5%），这与我们在此使用的灌注时间相匹配（见图3）。在这些条件下，流动前沿追踪和渗透率的提取不会受到固化引起的粘度变化的影响。图3. 树脂粘度的随时间变化：(a) 在恒定温度（20°C）下；(b) 在聚合过程中（加工窗口期间）。树脂悬浮液的粘度随着填料浓度的增加和颗粒表面特性的改变以及/或颗粒大小和球形度的减小而增加[31,32,33]。图4显示了本研究中使用的纯树脂（环氧-胺）和不同悬浮液（玻璃填充和纳米粘土填充）的粘度随温度的变化情况。这些数据用于确定渗透率测试期间的悬浮液粘度（温度保持在18–22°C范围内）。这种流变敏感性的差异在很大程度上定义了每种填料系统的可用加载窗口，在比较它们的加工行为时应该予以考虑。图4. 悬浮液粘度随温度的变化。温度扫描显示，微球悬浮液仅在超过10–20 wt%时粘度略有增加[36]，而纳米粘土悬浮液即使在1 wt%时粘度也显著增加（远远超过微球的20 wt%情况）。在5 wt%的纳米粘土含量下，明显的团聚现象降低了有效流体表面积，使得μ相对于2.5 wt%的测量值略有降低[37]。为了在保持适当分散性和可加工性的同时最大化填料对研究参数的影响，选择了最高的微填料含量（20 wt%）；而对于纳米粘土，则采用了中等负载量（2.5 wt%）以防止颗粒团聚并保持其纳米级特性。3.2 沉积机制宏观图像显示，在Vf = 0.27、0.36和0.47时，纳米粘土系统在最初的120毫米范围内没有可见的堆积层，这与亚微米级颗粒的深床过滤及无密度驱动的沉降现象一致（见图5a–c）。相比之下，微球悬浮液在Vf = 0.27时就已经出现了表面堆积层和深床沉积（见图6a），而在Vf ≥ 0.36时，它们在靠近入口处形成了持续的堆积层（见图6b,c）。这些观察结果与颗粒与孔隙大小的比例以及玻璃球与树脂约2.5倍的密度对比一致，这促进了颗粒向模具下表面的沉降和上层材料的局部压实。从半定量的角度来看，这些趋势可以通过考虑传输和沉积机制的相对重要性来合理解释。玻璃微球（约80 μm）的大小与纤维预成型体的特征孔隙大小相当或更大，导致较高的颗粒与孔隙大小比例，从而在束状结构的入口处促进颗粒的过滤。相比之下，纳米粘土颗粒（纳米级厚度，亚微米级横向尺寸）比孔隙空间的尺寸小几个数量级，因此更容易通过预成型体传输，从而有利于深床保留。图6. 固化复合材料的照片。(a–c) 分别对应于纤维体积含量为27%、36%和47%的玻璃微球填充树脂复合材料。此外，颗粒与悬浮液之间的密度对比也影响了它们的传输。玻璃微球（ρ ≈ 2.5 g·cm?3）比树脂具有更强的沉降趋势，这促进了它们在流动过程中的向模具下表面的迁移。这种效应可以通过重力沉降和对流传输之间的竞争来解释，通常用沉降与对流比率（例如斯托克斯数或沉降数）来描述。在当前的流动条件下，这种平衡有利于微球的部分沉降，而纳米粘土颗粒由于其小尺寸和低沉降速度而几乎完全被对流携带。观察到的行为反映了颗粒大小、密度和流动条件之间的相互作用，这些因素共同决定了颗粒通过孔隙网络的传输与在狭窄处的沉积之间的竞争。3.3 颗粒分布所有条件下的过滤长度与填料含量的关系通过热重分析（TGA）测量确定（见第2.3节）。图7显示了玻璃微球和纳米粘土的趋势（分别为图7a和图7b）。为了简化解释，根据方程（3）对填料含量进行了归一化：[方程（3）]，其中S是归一化后的填料含量，S0是RTM模具入口处的填料含量，Si（i = 1, 2, 3… 根据图2）是不同样品的填料含量。图7. 归一化后的填料含量作为预成型体长度（cm）的函数：(a) 微球；(b) 纳米粘土。TGA测得的保留曲线（见图7）量化了这些趋势。如图所示，对于所有Vf值，微球在x ≈ 50–75毫米后几乎完全沉积，Vf = 0.27时的沉积长度接近线性衰减到x ≈ 75毫米，而Vf ≥ 0.36时的穿透长度较短（约50毫米，见图7a）。这些结果表明，在所研究的加载范围和加工条件下，微球填充系统具有有限的传输距离，这可能限制了它们在制造均匀混合复合材料中的应用。纳米粘土显示出可测量的深床保留效果，且这种保留效果随Vf的增加而增加：在x = 100毫米后，Vf = 0.36和0.47时悬浮液分别保留了约45%和约35%的入口纳米粘土含量（见图7b中的半实心圆和三角形），而在Vf = 0.27时则保留了约90%（见图7b中的半实心方块）。如图8中的SEM图像所示，对应于纤维含量为27%的第一条复合带（C1），玻璃颗粒在纤维微结构内的分布非常不均匀。特别是，这一测量对应于横截面面积（即垂直于流动方向）。可以合理推测，在C1接口处堵塞的颗粒是因为它们的密度高于树脂密度（几乎高2.5倍），因此它们仅在距离模具下表面0.5–0.75毫米的区域内被树脂传输。此外，由于在微球下方看不到纤维束，似乎这些颗粒将织物向上推挤并形成了类似涂层的结构。在更大的放大倍数下，可以看出颗粒是通过纤维束之间的空间传输的，无法进一步渗透。图8. 增强了玻璃纤维和微球的复合材料的SEM图像：(a) 23×；(b) 100×。关于纳米粘土填料，SEM图像显示保留的颗粒并没有在接触点附近聚集。这表明与微球填充系统相比，保留相在纤维微结构内的分布更为均匀。然而，应该注意的是，在这个尺度下，常规SEM无法直接分辨单个纳米粘土颗粒。图9显示了含有纳米粘土和不含纳米粘土的复合材料第一条带（C1）的SEM图像（分别为图9a和图9b）。在这个尺度上，这些图像之间没有显著差异，也没有观察到微米级的团聚或优先积累在纤维接触点。这些观察结果与没有大型颗粒聚集的现象一致，尽管它们不允许直接评估粘土的分散状态（例如，是插层还是剥离）。要更详细地表征粘土的分散状态，需要使用更高分辨率的技术，如TEM或XRD，这超出了本研究的范围。图9. 含有纳米粘土填充的树脂（a）和未填充树脂（b）的复合材料SEM图像。3.4 渗透率预成型体的渗透率决定了加工过程中的流动。这在像VARTM这样的低压注射技术中尤为重要，因为当渗透率降低时，空洞形成和注射时间会显著增加[38]。对于给定的织物类型，渗透率主要取决于预成型体的孔隙率（或纤维体积分数）。纤维含量的增加会减少树脂流动的自由空间，从而降低其渗透率。低渗透率的预成型体更难以加工，需要更高的注射压力才能在可接受的循环时间内成功浸渍，同时避免出现干燥点和饱和度差的区域[39]。在恒定ΔP下从前沿追踪中提取的未饱和渗透率应被视为有效的工艺渗透率，反映了内在孔隙率（由Vf决定）和注射过程中由颗粒传输和过滤引起的孔隙尺度变化的联合影响。从这个意义上说，测得的渗透率捕捉了流动与微观结构演变之间的动态相互作用，而不是预成型体的静态属性。对于微球来说，早期的表面堆积层和深床沉积减少了可用的流动面积，并压缩了上层材料，使得Kunsat低于仅根据纤维体积分数预期的值，这是由于孔隙堵塞、表面堆积层的形成和流动过程中的局部压实共同作用的结果。对于纳米粘土，尽管悬浮液粘度较高，但过滤过程没有在束状结构接触点形成团聚（见图10中的示意图插图），因此Kunsat与相同Vf下的未填充树脂没有显著差异。图10显示，微球填充系统在所有Vf值上都表现出Kunsat的系统性下降，而纳米粘土填充系统在实验不确定性范围内几乎与未填充基线重合（与SEM推断的没有孔隙堵塞的情况一致）。图10. 在不同纤维含量下对悬浮液进行的渗透率测试所得到的玻璃纤维垫的渗透率。插图：束状结构和内部流动的示意图。一方面，使用玻璃微球作为树脂填料会由于在预成型体开始阶段形成过滤层而显著降低渗透率。此外，由于玻璃微球在预成型体下方，加固上层材料的压缩减少了预成型体的整体孔隙率，从而进一步降低了其渗透率。另一方面，尽管纳米粘土被过滤，但这种过滤对测得的渗透率值没有显著影响。这一结果与SEM图像一致，尽管加固微结构保留了一些颗粒，但没有形成团聚，因此树脂流动的可用空间没有明显减少。因此，使用纳米粘土填充树脂时测得的预成型体渗透率与未填充树脂时的渗透率相同。我们的发现涵盖了整个研究范围内的所有条件（两种填料类型、所有负载量和三种纤维体积分数），所有这些条件都在恒定入口压力下使用了一种环氧树脂和一种随机玻璃垫架构。获得的数据表明，与分散良好的纳米粘土系统相关的粘度增加可以通过适度的压差（ΔP）或温度调整来弥补，而不会牺牲渗透性。而对于填充有微球的系统，在所探索的负载范围内，可能需要对进料策略进行重新设计或接受更短的流动距离。这些结论适用于此处研究的特定填料规模、形态和浓度组合。

3.5. 工程意义
前几节报告的结果汇总在表1中。从工程角度来看，目前的结果为RTM/VARTM中填充颗粒系统的选择和加工提供了指导。对于填充纳米粘土的树脂，主要影响是粘度的增加，而渗透性与未填充系统相当。因此，加工调整可以集中在粘度管理上，例如通过适度的增加注射压力或温度，而无需对模具内部设计或流动策略进行重大修改。相比之下，填充微球的系统引入了与过滤现象相关的额外工艺约束。进料口积料、有效渗透性的降低以及有限的传输距离意味着可实现的流动距离可能会显著减少。在这种情况下，成功的加工可能需要对进料策略进行修改，包括优化进料分布、减少流动路径长度，或采用替代的预成型体结构以减轻孔堵塞和压实效应。

更一般地说，结果表明，纳米级填料更适合需要在整个预成型体中均匀分布的应用，而微米级填料则可能更适合那些可以接受较短流动路径或需要局部增强的配置。这些考虑突显了在填充颗粒的LCM系统中将填料选择与工艺设计相结合的重要性。

4. 结论
在这项工作中，研究了两种填料（玻璃微球和纳米粘土）对复合材料LCM加工的影响。此外，还分析了这些颗粒通过纤维床的过滤过程以及最终复合材料的微观结构和成分。在体积分数（Vf）为0.27–0.47的范围内，两种填料都会发生过滤，但它们的加工后果有根本不同。玻璃微球会在进料口形成积料，并在模具底部附近发生深度沉积，伴随着密度辅助的沉降，导致Kunsat值急剧下降，从而将传输距离限制在约50–75毫米；这种不均匀性在横截面中显而易见。尽管纳米粘土在低负载下也会增加粘度，但其分布更为均匀，避免了簇间的聚集，并且相对于未填充的树脂，在相同的体积分数下Kunsat值基本保持不变。因此，通过调整压差（ΔP）和温度（T），纳米填料系统可以在标准LCM加工参数范围内进行加工；而微球填料系统则需要重新设计工艺以减轻积料和孔隙率的损失。此处报告的渗透性值应被视为有效工艺渗透性，它反映了预成型体结构和注射过程中的过滤现象的协同影响。重要的是，这项工作的原创贡献在于开发了一个在匹配的加工条件下的受控比较框架，以及一种综合方法（结合了流动前沿跟踪、热重分析（TGA）和扫描电子显微镜（SEM）），该方法将传输和保留机制联系起来，并能够为填充RTM/LCM系统提取实用的工艺设计指南。所提出的方法可以推广到其他填料形态和替代预成型体，以得出特定填料的工艺参数范围。