復合材料中樹脂的性能

      復合材料中樹脂的性能

      樹脂的性能對熱壓罐的加壓系統的設計起主要作用。

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：

       樹脂的粘度-溫度曲線

            樹脂的DSC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。為了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。

樹脂在固化過程中的流動性，決定了熱壓罐需要配備的加壓系統的設計方式：

ü 如果樹脂的流動性可以控制的很好，不會過度流出，那么對加壓時機的要求就不高，優良的樹脂可以實現“始加壓”，開始升溫就開始加壓。對于具有這種樹脂特性的復合材料產品，熱壓罐的加壓系統設計允許比較簡單，可以使用空壓機直接向罐內打氣，省略大型的儲氣罐，可以降低設備費用。但是當熱壓罐規格較大時，需要配套大功率的空壓機，配電要求提高，綜合費用需要根據具體情況進行測算。

ü 如果樹脂的流動性過大，就一定要控制加壓時機，這時需要在某個時間點在較短的時間段內完成加壓。這種情況下的熱壓罐加壓系統設計需要配備大型儲氣罐。對熱壓罐控制系統的要求非常高，需要熱壓罐軟件具有如下基本功能：

v 應控制模具溫度，而非空氣溫度；

v 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；

v 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。

壓力容器在1.6Mpa分級，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。

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。