复合材料中树脂的性能

      复合材料中树脂的性能

      树脂的性能对热压罐的加压系统的设计起主要作用。

对于复合材料在固化工艺中采用什么样的温度曲线，在什么时候加压，是决定复合材料最终质量的关键。如何决定这两个参数，重要的依据是代表树脂固化过程的两条曲线：

       树脂的粘度-温度曲线

            树脂的DSC曲线

上图示意了两条曲线：（本示意图不代表真实的曲线及对应关系）

树脂粘-温曲线，代表了树脂黏度随温度变化的趋势，曲线最终粘度快速上升，代表树脂开始固化。

树脂的DSC曲线代表了树脂固化过程的吸热或放热过程，代表了树脂在某个温度段进行了固化反应。

树脂的这两条曲线，在不同的升温速率，不同的温度保持时间下表现不同。

复合材料固化过程中的加压，最好在粘度最低点进行，这时树脂流动性最佳，最易保证复合材料质量。如果加压过早，树脂容易从真空管道流出，造成产品树脂含量低或贫胶等缺陷。如果加压过晚，树脂的粘度快速上升，流动不足容易形成分层、气孔等缺陷。为了达到复合材料的设计性能，工艺人员必须准确了解真实固化温度曲线下的这两条曲线，才能准确制定工艺。

树脂在固化过程中的流动性，决定了热压罐需要配备的加压系统的设计方式：

ü 如果树脂的流动性可以控制的很好，不会过度流出，那么对加压时机的要求就不高，优良的树脂可以实现“始加压”，开始升温就开始加压。对于具有这种树脂特性的复合材料产品，热压罐的加压系统设计允许比较简单，可以使用空压机直接向罐内打气，省略大型的储气罐，可以降低设备费用。但是当热压罐规格较大时，需要配套大功率的空压机，配电要求提高，综合费用需要根据具体情况进行测算。

ü 如果树脂的流动性过大，就一定要控制加压时机，这时需要在某个时间点在较短的时间段内完成加压。这种情况下的热压罐加压系统设计需要配备大型储气罐。对热压罐控制系统的要求非常高，需要热压罐软件具有如下基本功能：

v 应控制模具温度，而非空气温度；

v 加压的控制必须与温度关联随动，实现在预定的温度点加压；

v 当热压罐内的多件模具的温度存在差异，需要实现等待各模具均进入加压窗口再实施加压。加压过程要快。

压力容器在1.6Mpa分级，高于1.6Mpa的热压罐，费用会有比较显著的增加。压力要求高，热压罐容器的重量随之增加，成本提高。同时，为热压罐供气的空压机等设施的规格要加大，造成建设费用的提高。因此，对于用户而言，合理选择常用压力是非常重要的，要建立一个概念，厂家的设计压力一定要稍大于常用压力，设计压力是出于安全的考虑的设计余量，常用压力是用户工艺中使用的实际压力，按照用户的常用压力配套的供气系统，在使用中才是合理并经济的。

注：有些复合材料产品，为达到特殊的性能指标，要求很高的成型压力。虽然就压力容器而言，并没有限制。但是从安全性以及经济性考虑。热压罐的设计压力超过5Mpa是不适当的，设备制造难度加大，成本大幅提高，可靠性大幅降低。因此，如果复合材料的成型压力一定要超过3Mpa，尺寸较大部件建议使用液压釜，尺寸较小部件建议使用热压机。