熱壓罐溫度、壓力選型和復合材料樹脂體系的關系

常用樹脂體系：
       復合材料固化成型，對熱壓罐性能的要求主要取決于使用的樹脂體系。在現有常用的熱固性樹脂中，以環氧樹脂及酚醛樹脂應用最為普遍。
       環氧樹脂根據不同的配方，從常溫固化到高溫固化，覆蓋較大的范圍。但是，常溫固化和低溫固化樹脂，其性能不適合使用熱壓罐，較少用于熱壓罐工藝。常用于熱壓罐工藝的環氧樹脂固化溫度從120℃~180℃，通常，環氧樹脂體系固化是施加0.6MPa的壓力就可以使力學性能趨于穩定，固化成型后滿足要求。
       酚醛樹脂體系的使用同樣很廣泛，酚醛樹脂體系采用烘箱固化的效果可以滿足要求不高的應用場合，但是，當要求比較高的纖維體積含量、較高的致密性、較低的缺陷時，就需要使用熱壓罐。酚醛樹脂體系根據配方及材料性能要求的不同，固化溫度通常從120℃~170℃，固化施加的壓力從0.4Mpa~2Mpa不等。
       對于產品采用環氧樹脂及酚醛樹脂體系的熱壓罐用戶，采用的固化輔助材料均為市場上供應的常規的尼龍薄膜真空袋、無紡透氣氈、真空密封膠帶，這些材料的短時間耐溫上限通常在170℃~200℃之間。因此對于這些用戶，選用熱壓罐的額定工作溫度高于200℃是沒有意義的。熱壓罐廠家通常按照250℃設計內部耐熱結構，如果用戶能準確提供最高使用溫度，熱壓罐廠家可以準確計算加熱負載，減小裝機功率，達到節能的效果。
       壓力容器在1.6Mpa分了一級，因此，高于1.6Mpa的熱壓罐，費用會有比較顯著的增加。壓力要求高，熱壓罐容器的重量隨之增加，成本提高。同時，為熱壓罐供氣的空壓機等設施的規格要加大，造成建設費用的提高。因此，對于用戶而言，合理選擇常用壓力是非常重要的，要建立一個概念，廠家的設計壓力一定要稍大于常用壓力，設計壓力是出于安全的考慮的設計余量，常用壓力是用戶工藝中使用的實際壓力，按照用戶的常用壓力配套的供氣系統，在使用中才是合理并經濟的。
其它樹脂體系：
       復合材料使用的樹脂體系種類很多，有些高性能的樹脂的使用范圍較小，如耐高溫的雙馬樹脂、聚酰亞胺樹脂、高介電性能的氰酸酯樹脂，以及正在研究開發中的熱熔樹脂系統。
       最高使用溫度250℃的熱壓罐可以滿足雙馬樹脂、氰酸酯樹脂的固化溫度要求，通常0.6Mpa的壓力可以滿足對于力學性能的要求，如果出于其它性能的需求，壓力可能需要進一步提高。但是，對于這兩種復合材料固化中使用的輔助材料，可靠的耐溫性能就約230℃，對工藝的制約很大。
       聚酰亞胺樹脂是當前可實用的耐溫等級最高的樹脂，固化溫度在300~370℃間，并有進一步提高的趨勢，同時固化壓力要求1.5Mpa以上，甚至2Mpa以上。這就需要配備高溫高壓熱壓罐。高溫高壓熱壓罐本身在技術上有較大的難度，同時，這個耐溫等級的輔助材料工藝性極差，很難保證真空袋的密封，為此，高溫高壓熱壓罐必須配套氮氣供應系統，以杜絕使用中材料失火。
       熱熔樹脂系統復合材料正在研究開發中，目前還沒有得到廣泛的應用，樹脂正在不斷的創新中，因此，如何配套熱壓罐還沒有成熟的參數。從材料性能的規律分析，熱熔樹脂的成型溫度一定要高于使用溫度，熱熔樹脂的最低粘度不可能做到低于熱固性樹脂的最低粘度。從上述兩點分析，適用于熱熔樹脂體系的熱壓罐的溫度壓力要求應稍高于常規熱壓罐。同時，熱熔樹脂研究的重要目標是實現高效成型，因此對設備有相應的要求，這需要從事材料及工藝研究人員進一步探索。
       熱壓罐相對其它復合材料成型設備，材料的綜合性能最佳，適應性最大，工藝可控性最好，模具成本相對較低，因此在復合材料行業應用越來越廣。但是，熱壓罐也存在很大的局限性，如耗能高，成型效率低等。本公司正在開發新設備，以突破其部分局限性，在針對上述特種樹脂的試驗工作已經取得較大進展，將擇機推出。
       注：有些復合材料產品，為達到特殊的性能指標，要求很高的成型壓力。雖然就壓力容器而言，并沒有限制。但是從安全性以及經濟性考慮。熱壓罐的設計壓力超過5Mpa是不適當的，設備制造難度加大，成本大幅提高，可靠性大幅降低。因此，如果復合材料的成型壓力一定要超過3Mpa，尺寸較大部件建議使用液壓釜，尺寸較小部件建議使用熱壓機。
附件：
1、熱壓罐內復合材料固化工藝中溫度與壓力參數決定的原則：

2、對于復合材料在固化工藝中采用什么樣的溫度曲線，在什么時候加壓，是決定復合材料最終質量的關鍵。如何決定這兩個參數，重要的依據是代表樹脂固化過程的兩條曲線：

上圖示意了兩條曲線：（本示意圖不代表真實的曲線及對應關系）
樹脂粘-溫曲線，代表了樹脂黏度隨溫度變化的趨勢，曲線最終粘度快速上升，代表樹脂開始固化。
樹脂的DSC曲線代表了樹脂固化過程的吸熱或放熱過程，代表了樹脂在某個溫度段進行了固化反應。
樹脂的這兩條曲線，在不同的升溫速率，不同的溫度保持時間下表現不同。
復合材料固化過程中的加壓，最好在粘度最低點進行，這時樹脂流動性最佳，最易保證復合材料質量。如果加壓過早，樹脂容易從真空管道流出，造成產品樹脂含量低或貧膠等缺陷。如果加壓過晚，樹脂的粘度快速上升，流動不足容易形成分層、氣孔等缺陷。未來達到復合材料的設計性能，工藝人員必須準確了解真實固化溫度曲線下的這兩條曲線，才能準確制定工藝。
對熱壓罐性能的要求：
由上可知，熱壓罐應該有的重要功能：
應控制模具溫度，而非空氣溫度；
加壓的控制必須與溫度關聯隨動，實現在預定的溫度點加壓；
當熱壓罐內的多件模具的溫度存在差異，需要實現等待各模具均進入加壓窗口再實施加壓。加壓過程要快。
★ 絕大部分的樹脂性能，在升溫速率提高時，最低粘度都呈現降低趨勢，這對于復合材料成型質量時有利的。因此在設計模具時，因設法保證比較容易升溫。我公司正在開發新技術，將有助于實現復合材料的快速成型。