I materiali compositi sono tutti combinati con fibre di rinforzo e materiale plastico. Il ruolo della resina nei materiali compositi è cruciale. La scelta della resina determina una serie di parametri di processo caratteristici, alcune proprietà meccaniche e funzionalità (proprietà termiche, infiammabilità, resistenza ambientale, ecc.), Le proprietà della resina sono anche un fattore chiave per comprendere le proprietà meccaniche dei materiali compositi. Quando viene selezionata la resina, la finestra che determina la gamma di processi e proprietà del composito viene automaticamente determinata. La resina termoinesima è un tipo di resina comunemente usato per i compositi della matrice di resina a causa della sua buona produzione. Le resine termoset sono quasi esclusivamente liquide o semi-solide a temperatura ambiente e concettualmente sono più simili ai monomeri che costituiscono la resina termoplastica rispetto alla resina termoplastica nello stato finale. Prima che le resine di termoinestro vengano curate, possono essere elaborate in varie forme, ma una volta curate usando agenti di indurimento, iniziatori o calore, non possono essere nuovamente modellate perché i legami chimici si formano durante la polimerizzazione, facendo piccole molecole vengono trasformate in polimeri rigidi tridimensionali reticolati con pesi molecolari più elevati.
Esistono molti tipi di resine termosettiche, comunemente usate sono resine fenoliche,resine epossidiche, resine bis-cavalli, resine in vinile, resine fenoliche, ecc.
(1) La resina fenolica è una resina termosante con buona adesione, buona resistenza al calore e proprietà dielettriche dopo la polimerizzazione, e le sue caratteristiche eccezionali sono eccellenti proprietà ritardanti di fiamma, bassa velocità di rilascio del calore, bassa densità di fumo e combustione. Il gas rilasciato è meno tossico. La procedura è buona e i componenti del materiale composito possono essere fabbricati mediante processi di stampaggio, avvolgimento, lay-up a mano, spruzzatura e pultrusione. Un gran numero di materiali compositi a base di resina fenolica sono utilizzati nei materiali di decorazione degli interni degli aerei civili.
(2)Resina epossidicaè una matrice di resina precoce utilizzata nelle strutture degli aeromobili. È caratterizzato da un'ampia varietà di materiali. Diversi agenti e acceleratori di indurimento possono ottenere un intervallo di temperatura di indurimento dalla temperatura ambiente a 180 ℃; Ha proprietà meccaniche più elevate; Buon tipo di abbinamento in fibra; resistenza al calore e all'umidità; Eccellente tenacia; eccellente produzione (buona copertura, viscosità a resina moderata, buona fluidità, larghezza di banda pressurizzata, ecc.); Adatto allo stampaggio complessivo di co-curanti di componenti di grandi dimensioni; economico. Il buon processo di stampaggio e l'eccezionale tenacità della resina epossidica lo fanno occupare una posizione importante nella matrice di resina di materiali compositi avanzati.
(3)Resina in vinileè riconosciuto come una delle eccellenti resine resistenti alla corrosione. Può resistere alla maggior parte degli acidi, degli alcali, delle soluzioni di sale e dei forti mezzi di solvente. È ampiamente utilizzato nella produzione di carta, industria chimica, elettronica, petrolio, conservazione e trasporto, protezione ambientale, navi, industria dell'illuminazione automobilistica. Ha le caratteristiche del poliestere insaturo e della resina epossidica, in modo che abbia sia le eccellenti proprietà meccaniche della resina epossidica sia le buone prestazioni di processo del poliestere insaturo. Oltre all'eccezionale resistenza alla corrosione, questo tipo di resina ha anche una buona resistenza al calore. Include il tipo standard, il tipo di temperatura elevata, il tipo di ritardante di fiamma, il tipo di resistenza all'impatto e altre varietà. L'applicazione della resina in vinile nella plastica rinforzata in fibra (FRP) si basa principalmente sul lay-up manuale, specialmente nelle applicazioni anticorrosivi. Con lo sviluppo di SMC, anche la sua applicazione a questo proposito è abbastanza evidente.
(4) La resina bismaleimide modificata (indicata come resina bismaleimide) è sviluppata per soddisfare i requisiti dei nuovi getti da combattimento per la matrice di resina composita. Questi requisiti includono: componenti di grandi dimensioni e profili complessi a 130 ℃ fabbricazione di componenti, ecc. Rispetto alla resina epossidica, la resina Shuangma è principalmente caratterizzata da umidità superiore e resistenza al calore e temperatura operativa elevata; Lo svantaggio è che la produzione non è buona come la resina epossidica e la temperatura di indurimento è elevata (indurimento superiore a 185 ℃) e richiede una temperatura di 200 ℃. O per molto tempo a una temperatura superiore a 200 ℃.
(5) La resina estere di cianuro (diacustica Qing) ha una costante dielettrica bassa (2,8 ~ 3,2) ed estremamente piccola tangente di perdita dielettrica (0,002 ~ 0,008), alta temperatura di transizione del vetro (240 ~ 290 ℃), bassa restringimento, bassa riduzione dell'umidità, eccellenti proprietà meccaniche, proprietà di legame, ecc. E ha una tecnologia di epossidazione.
Allo stato attuale, le resine di cianato sono utilizzate principalmente in tre aspetti: circuiti stampati per materiali strutturali di trasmissione ad onde digitali e ad alta frequenza ad alta velocità e materiali compositi strutturali ad alte prestazioni per aerospaziale.
Per dirla semplicemente, resina epossidica, le prestazioni della resina epossidica non sono solo correlate alle condizioni di sintesi, ma dipende anche principalmente dalla struttura molecolare. Il gruppo glicidilico nella resina epossidica è un segmento flessibile, che può ridurre la viscosità della resina e migliorare le prestazioni del processo, ma allo stesso tempo ridurre la resistenza di calore della resina curata. Gli approcci principali per migliorare le proprietà termiche e meccaniche delle resine epossidiche curate sono un basso peso molecolare e la multifunzione per aumentare la densità del reticolo e introdurre strutture rigide. Naturalmente, l'introduzione di una struttura rigida porta a una diminuzione della solubilità e ad un aumento della viscosità, che porta a una riduzione delle prestazioni del processo di resina epossidica. Come migliorare la resistenza alla temperatura del sistema di resina epossidica è un aspetto molto importante. Dal punto di vista della resina e dell'agente di cura, più gruppi funzionali, maggiore è la densità di reticolazione. Più alto è il tg. Operazione specifica: utilizzare resina epossidica multifunzionale o agente di cura, utilizzare resina epossidica ad alta purezza. Il metodo comunemente usato è quello di aggiungere una certa percentuale di resina epossidica di O-metil acetaldeide nel sistema di indurimento, che ha un buon effetto e un basso costo. Maggiore è il peso molecolare medio, maggiore è la distribuzione del peso molecolare e maggiore è il TG. Operazione specifica: utilizzare una resina epossidica multifunzionale o un agente di cura o altri metodi con una distribuzione del peso molecolare relativamente uniforme.
Come matrice di resina ad alte prestazioni utilizzata come matrice composita, le sue varie proprietà, come la trasformabilità, le proprietà termofisiche e le proprietà meccaniche, devono soddisfare le esigenze delle applicazioni pratiche. La produzione di matrice di resina comprende la solubilità nei solventi, la viscosità del fusione (fluidità) e le variazioni della viscosità e le variazioni del tempo del gel con la temperatura (finestra di processo). La composizione della formulazione della resina e la scelta della temperatura di reazione determinano la cinetica di reazione chimica (tasso di guarigione), le proprietà reologiche chimiche (viscosità-temperatura rispetto al tempo) e la termodinamica di reazione chimica (esotermica). Diversi processi hanno requisiti diversi per la viscosità della resina. In generale, per il processo di avvolgimento, la viscosità della resina è generalmente di circa 500 cps; Per il processo di poltrusione, la viscosità della resina è di circa 800 ~ 1200 cps; Per il processo di introduzione del vuoto, la viscosità della resina è generalmente di circa 300 cps e il processo RTM può essere più elevato, ma in generale non supererà 800 cps; Per il processo di prepreg, la viscosità deve essere relativamente alta, generalmente circa 30000 ~ 50000 cps. Naturalmente, questi requisiti di viscosità sono correlati alle proprietà del processo, delle attrezzature e dei materiali stessi e non sono statici. In generale, all'aumentare della temperatura, la viscosità della resina diminuisce nell'intervallo di temperatura inferiore; Tuttavia, all'aumentare della temperatura, anche la reazione di indurimento della resina procede, in modo cinetico, la temperatura della velocità di reazione raddoppia per ogni 10 ℃ aumenta e questa approssimazione è ancora utile per stimare quando la viscosità di un sistema di resina reattivo aumenta a un determinato punto di viscosità critica. Ad esempio, ci vogliono 50 minuti per un sistema di resina con una viscosità di 200 cps a 100 ℃ per aumentare la sua viscosità a 1000 cps, quindi il tempo necessario per lo stesso sistema di resina per aumentare la sua viscosità iniziale da meno di 200 cps a 1000 cps a 110 ℃ è di circa 25 minuti. La selezione dei parametri di processo dovrebbe considerare completamente la viscosità e il tempo di gel. Ad esempio, nel processo di introduzione del vuoto, è necessario garantire che la viscosità alla temperatura operativa rientri nell'intervallo di viscosità richiesto dal processo e che la durata del vaso della resina a questa temperatura debba essere abbastanza lunga da garantire che la resina possa essere importata. Per riassumere, la selezione del tipo di resina nel processo di iniezione deve considerare il punto di gel, il tempo di riempimento e la temperatura del materiale. Altri processi hanno una situazione simile.
Nel processo di stampaggio, le dimensioni e la forma della parte (stampo), il tipo di rinforzo e i parametri di processo determinano la velocità di trasferimento del calore e il processo di trasferimento di massa del processo. La resina cura il calore esotermico, generato dalla formazione di legami chimici. Più legami chimici formati per unità di volume per unità di tempo, più energia viene rilasciata. I coefficienti di trasferimento di calore delle resine e dei loro polimeri sono generalmente piuttosto bassi. La velocità di rimozione del calore durante la polimerizzazione non può corrispondere alla velocità di generazione di calore. Queste quantità incrementali di calore causano il procedimento di reazioni chimiche a una velocità più rapida, con conseguente maggiore reazione di autoaccelerazione porterà infine a fallimento di stress o degrado della parte. Ciò è più importante nella produzione di parti composite di grande spessore ed è particolarmente importante ottimizzare il percorso del processo di indurimento. Il problema del "superamento della temperatura locale" causato dall'elevato tasso esotermico di indurimento pre -creato e dalla differenza di stato (come la differenza di temperatura) tra la finestra del processo globale e la finestra del processo locale sono tutti dovuti a come controllare il processo di indurimento. La "uniformità della temperatura" nella parte (specialmente nella direzione di spessore della parte), per ottenere "uniformità della temperatura" dipende dalla disposizione (o applicazione) di alcune "tecnologie unitarie" nel "sistema di produzione". Per parti sottili, poiché una grande quantità di calore verrà dissipata nell'ambiente, la temperatura aumenta delicatamente e talvolta la parte non sarà completamente curata. Al momento, è necessario applicare il calore ausiliario per completare la reazione di reticolazione, cioè il riscaldamento continuo.
Il materiale composito non di formazione non autoclave è relativa alla tradizionale tecnologia di formazione dell'autoclave. In generale, qualsiasi metodo di formazione del materiale composito che non utilizza l'attrezzatura autoclave può essere chiamato tecnologia di formazione non autoclave. . Finora, l'applicazione della tecnologia di stampaggio non autoclave nel campo aerospaziale include principalmente le seguenti direzioni: tecnologia pre -preg non autoclave, tecnologia di stampaggio liquido, tecnologia di modanatura a compressione pre -preg, tecnologia di indurimento a microonde, tecnologia di polimerizzazione del fascio elettronico, tecnologia di formazione della pressione bilanciata. Tra queste tecnologie, la tecnologia pre -preg OOA (OUTOF AUTOCLAVE) è più vicina al tradizionale processo di formazione dell'autoclave e ha una vasta gamma di basi manuali di posa e del processo automatico, quindi è considerata un tessuto non tessuto che sarà probabilmente realizzato su larga scala. Tecnologia di formazione autoclave. Un motivo importante per l'utilizzo di un'autoclave per parti composite ad alte prestazioni è quello di fornire una pressione sufficiente per la pre -preg, maggiore della pressione di vapore di qualsiasi gas durante la cura, per inibire la formazione di pori, e questo è OOA pre -premata la difficoltà primaria che deve sfondare. Se la porosità della parte può essere controllata sotto la pressione del vuoto e le sue prestazioni possono raggiungere le prestazioni del laminato curato in autoclave è un criterio importante per valutare la qualità del pre -preg OOA e il suo processo di stampaggio.
Lo sviluppo della tecnologia OOA prepreg è nato per la prima volta dallo sviluppo della resina. Esistono tre punti principali nello sviluppo di resine per le pre -preg OOA: uno è quello di controllare la porosità delle parti modellate, come l'uso di resine di reazione addizionale per ridurre i volatili nella reazione di indurimento; Il secondo è migliorare le prestazioni delle resine curate per raggiungere le proprietà della resina formate dal processo di autoclave, comprese le proprietà termiche e le proprietà meccaniche; Il terzo è quello di garantire che il prepreg abbia una buona produzione, come garantire che la resina possa fluire sotto un gradiente di pressione di una pressione atmosferica, garantendo che abbia una lunga vita di viscosità e una temperatura ambiente sufficiente al di fuori del tempo, ecc. I produttori di materie prime conducono ricerche di materiale e sviluppo in base a requisiti di progettazione specifici e metodi di processo. Le direzioni principali dovrebbero includere: migliorare le proprietà meccaniche, aumentare il tempo esterno, ridurre la temperatura di indurimento e migliorare l'umidità e la resistenza al calore. Alcuni di questi miglioramenti delle prestazioni sono in conflitto. , come alta tenacità e cura a bassa temperatura. Devi trovare un punto di equilibrio e considerarlo in modo completo!
Oltre allo sviluppo della resina, il metodo di produzione di Prepreg promuove anche lo sviluppo dell'applicazione di OOA Prepreg. Lo studio ha scoperto che l'importanza dei canali sottovuoto prepreg per produrre laminati zero-porosità. Studi successivi hanno dimostrato che i prepregs semi-impregnati possono migliorare efficacemente la permeabilità al gas. I prepreg OOA sono semi-impregnati con resina e le fibre secche vengono utilizzate come canali per il gas di scarico. I gas e i volatili coinvolti nella cura della parte possono essere scaricati attraverso canali in modo tale che la porosità della parte finale sia <1%.
Il processo di insaccamento del vuoto appartiene al processo di formazione non autoclave (OOA). In breve, è un processo di stampaggio che sigilla il prodotto tra lo stampo e la borsa del vuoto e pressurizza il prodotto per aspirare per rendere il prodotto più compatte e migliori proprietà meccaniche. Il processo di produzione principale è
Innanzitutto, un agente di rilascio o un tessuto di rilascio viene applicato allo stampo layup (o in lamiera di vetro). Il prepreg viene ispezionato in base allo standard del pre -preg utilizzato, tra cui la densità superficiale, il contenuto di resina, la materia volatile e altre informazioni del pre -preg. Taglia il prepreg alle dimensioni. Quando si taglia, presta attenzione alla direzione delle fibre. In generale, la deviazione di direzione delle fibre deve essere inferiore a 1 °. Numero ogni unità di blanking e registrare il numero pre -preg. Quando si schierano strati, gli strati devono essere posti in stretto accordo con l'ordine di lay-up richiesto sul foglio di record di lay-up e il film PE o la carta di rilascio dovrebbero essere collegati lungo la direzione delle fibre e le bolle d'aria dovrebbero essere inseguite lungo la direzione delle fibre. Il raschietto si diffonde il prepreg e lo raschia il più possibile per rimuovere l'aria tra gli strati. Quando si sdraia, a volte è necessario girare i prepreg, che devono essere giunti lungo la direzione della fibra. Nel processo di giunzione, si dovrebbero ottenere una sovrapposizione e meno sovrapposizioni e le cuciture di giunzione di ogni strato dovrebbero essere scaglionate. Generalmente, il divario di giunzione della pre -preg unidirezionale è il seguente. 1 mm; La pre -preg intrecciata è consentita solo di sovrapporsi, non di girare, e la larghezza di sovrapposizione è di 10 ~ 15 mm. Successivamente, presta attenzione alla pre-compattazione del vuoto e lo spessore del pre-pompaggio varia in base ai diversi requisiti. Lo scopo è di scaricare l'aria intrappolata nel layup e i volatili nella pre -preg per garantire la qualità interna del componente. Poi c'è la posa di materiali ausiliari e insaccamento a vuoto. Sigillatura e indurimento del sacchetto: il requisito finale è di non essere in grado di perdere aria. NOTA: il luogo in cui c'è spesso perdita d'aria è il giunto di sigillante.
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