復合材料中樹(shù)脂的性能

      樹(shù)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(xiàn)，在什么時(shí)候加壓，是決定復合材料最終質(zhì)量的關(guān)鍵。如何決定這兩個(gè)參數，重要的依據是代表樹(shù)脂固化過(guò)程的兩條曲線(xiàn)：

       樹(shù)脂的粘度-溫度曲線(xiàn)

            樹(shù)脂的DSC曲線(xiàn)

上圖示意了兩條曲線(xiàn)：（本示意圖不代表真實(shí)的曲線(xiàn)及對應關(guān)系）

樹(shù)脂粘-溫曲線(xiàn)，代表了樹(shù)脂黏度隨溫度變化的趨勢，曲線(xiàn)最終粘度快速上升，代表樹(shù)脂開(kāi)始固化。

樹(shù)脂的DSC曲線(xiàn)代表了樹(shù)脂固化過(guò)程的吸熱或放熱過(guò)程，代表了樹(shù)脂在某個(gè)溫度段進(jìn)行了固化反應。

樹(shù)脂的這兩條曲線(xiàn)，在不同的升溫速率，不同的溫度保持時(shí)間下表現不同。

復合材料固化過(guò)程中的加壓，最好在粘度最低點(diǎn)進(jìn)行，這時(shí)樹(shù)脂流動(dòng)性最佳，最易保證復合材料質(zhì)量。如果加壓過(guò)早，樹(shù)脂容易從真空管道流出，造成產(chǎn)品樹(shù)脂含量低或貧膠等缺陷。如果加壓過(guò)晚，樹(shù)脂的粘度快速上升，流動(dòng)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(shí)固化溫度曲線(xiàn)下的這兩條曲線(xiàn)，才能準確制定工藝。

樹(shù)脂在固化過(guò)程中的流動(dòng)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(shù)脂的流動(dòng)性可以控制的很好，不會(huì )過(guò)度流出，那么對加壓時(shí)機的要求就不高，優(yōu)良的樹(shù)脂可以實(shí)現“始加壓”，開(kāi)始升溫就開(kāi)始加壓。對于具有這種樹(shù)脂特性的復合材料產(chǎn)品，熱壓罐的加壓系統設計允許比較簡(jiǎn)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(shí)，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(jìn)行測算。

ü 如果樹(shù)脂的流動(dòng)性過(guò)大，就一定要控制加壓時(shí)機，這時(shí)需要在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)在較短的時(shí)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(guān)聯(lián)隨動(dòng)，實(shí)現在預定的溫度點(diǎn)加壓；

v 當熱壓罐內的多件模具的溫度存在差異，需要實(shí)現等待各模具均進(jìn)入加壓窗口再實(shí)施加壓。加壓過(guò)程要快。

壓力容器在1.6Mpa分級，高于1.6Mpa的熱壓罐，費用會(huì )有比較顯著(zhù)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(shí)，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(hù)而言，合理選擇常用壓力是非常重要的，要建立一個(gè)概念，廠(chǎng)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(hù)工藝中使用的實(shí)際壓力，按照用戶(hù)的常用壓力配套的供氣系統，在使用中才是合理并經(jīng)濟的。

注：有些復合材料產(chǎn)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(méi)有限制。但是從安全性以及經(jīng)濟性考慮。熱壓罐的設計壓力超過(guò)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(guò)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。