復(fù)合材料中樹脂的性能

      樹脂的性能對熱壓罐的加壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)起主要作用。

對于復(fù)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(fù)合材料最終質(zhì)量的關(guān)鍵。如何決定這兩個參數(shù)，重要的依據(jù)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(shí)的曲線及對應(yīng)關(guān)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(jìn)行了固化反應(yīng)。

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(xiàn)不同。

復(fù)合材料固化過程中的加壓，最好在粘度最低點(diǎn)進(jìn)行，這時樹脂流動性最佳，最易保證復(fù)合材料質(zhì)量。如果加壓過早，樹脂容易從真空管道流出，造成產(chǎn)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(dá)到復(fù)合材料的設(shè)計(jì)性能，工藝人員必須準(zhǔn)確了解真實(shí)固化溫度曲線下的這兩條曲線，才能準(zhǔn)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(tǒng)的設(shè)計(jì)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(jī)的要求就不高，優(yōu)良的樹脂可以實(shí)現(xiàn)“始加壓”，開始升溫就開始加壓。對于具有這種樹脂特性的復(fù)合材料產(chǎn)品，熱壓罐的加壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)允許比較簡單，可以使用空壓機(jī)直接向罐內(nèi)打氣，省略大型的儲氣罐，可以降低設(shè)備費(fèi)用。但是當(dāng)熱壓罐規(guī)格較大時，需要配套大功率的空壓機(jī)，配電要求提高，綜合費(fèi)用需要根據(jù)具體情況進(jìn)行測算。

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

v 應(yīng)控制模具溫度，而非空氣溫度；

v 加壓的控制必須與溫度關(guān)聯(lián)隨動，實(shí)現(xiàn)在預(yù)定的溫度點(diǎn)加壓；

v 當(dāng)熱壓罐內(nèi)的多件模具的溫度存在差異，需要實(shí)現(xiàn)等待各模具均進(jìn)入加壓窗口再實(shí)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(fèi)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(jī)等設(shè)施的規(guī)格要加大，造成建設(shè)費(fèi)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(shè)計(jì)壓力一定要稍大于常用壓力，設(shè)計(jì)壓力是出于安全的考慮的設(shè)計(jì)余量，常用壓力是用戶工藝中使用的實(shí)際壓力，按照用戶的常用壓力配套的供氣系統(tǒng)，在使用中才是合理并經(jīng)濟(jì)的。

注：有些復(fù)合材料產(chǎn)品，為達(dá)到特殊的性能指標(biāo)，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(jīng)濟(jì)性考慮。熱壓罐的設(shè)計(jì)壓力超過5Mpa是不適當(dāng)?shù)?，設(shè)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(fù)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(jī)。