Materiais compostos são todos combinados com fibras de reforço e um material plástico. O papel da resina em materiais compostos é crucial. A escolha da resina determina uma série de parâmetros de processo característicos, algumas propriedades e funcionalidades mecânicas (propriedades térmicas, inflamabilidade, resistência ambiental etc.), as propriedades da resina também são um fator -chave na compreensão das propriedades mecânicas dos materiais compostos. Quando a resina é selecionada, a janela que determina o intervalo de processos e propriedades do composto é determinada automaticamente. A resina termoestiva é um tipo de resina comumente usado para compósitos de matriz de resina devido à sua boa fabricação. As resinas termofônicas são quase exclusivamente líquidas ou semi-sólidas à temperatura ambiente e, conceitualmente, são mais parecidas com os monômeros que compõem a resina termoplástica do que a resina termoplástica no estado final. Antes que as resinas termoestantes sejam curadas, elas podem ser processadas em várias formas, mas, uma vez curadas usando agentes, iniciadores ou calor de cura, eles não podem ser moldados novamente porque as ligações químicas são formadas durante a cura, a produção de pequenas moléculas é transformada em polímeros rígidos com maior reticulação com pesos moleculares mais altos.
Existem muitos tipos de resinas termoestantes, comumente usadas são resinas fenólicas,resinas epóxi, resinas bis-cavalo, Resinas de vinil, resinas fenólicas, etc.
(1) A resina fenólica é uma resina termoestímpida precoce, com boa adesão, boa resistência ao calor e propriedades dielétricas após a cura, e suas características pendentes são excelentes propriedades retardantes de chama, baixa taxa de liberação de calor, baixa densidade de fumaça e combustão. O gás liberado é menos tóxico. A processabilidade é boa e os componentes de material composto podem ser fabricados por processos de moldagem, enrolamento, lay-up, pulverização e pultrusão. Um grande número de materiais compósitos baseados em resina fenólica é usada nos materiais de decoração de interiores de aeronaves civis.
(2)Resina epóxié uma matriz de resina precoce usada em estruturas de aeronaves. É caracterizado por uma ampla variedade de materiais. Diferentes agentes de cura e aceleradores podem obter uma faixa de temperatura de cura desde a temperatura ambiente até 180 ℃; Possui propriedades mecânicas mais altas; Bom tipo de correspondência de fibra; resistência ao calor e umidade; excelente resistência; Excelente fabricação (boa cobertura, viscosidade moderada de resina, boa fluidez, largura de banda pressurizada, etc.); Adequado para a moldagem geral de co-cura de grandes componentes; barato. O bom processo de moldagem e a excelente tenacidade da resina epóxi fazem com que ocupe uma posição importante na matriz de resina de materiais compósitos avançados.
(3)Resina de vinilé reconhecido como uma das excelentes resinas resistentes à corrosão. Pode suportar a maioria dos ácidos, álcalis, soluções de sal e meios de solventes fortes. É amplamente utilizado em fabricação de papel, indústria química, eletrônica, petróleo, armazenamento e transporte, proteção ambiental, navios, indústria de iluminação automotiva. Possui as características da resina de poliéster e epóxi insaturados, de modo que possui as excelentes propriedades mecânicas da resina epóxi e o bom desempenho do processo de poliéster não saturado. Além da excelente resistência à corrosão, esse tipo de resina também possui boa resistência ao calor. Inclui tipo padrão, tipo de alta temperatura, tipo retardador de chama, tipo de resistência ao impacto e outras variedades. A aplicação de resina de vinil em plástico reforçado com fibra (FRP) é baseada principalmente em lay-up manual, especialmente em aplicações anticorrosão. Com o desenvolvimento do SMC, sua aplicação a esse respeito também é bastante perceptível.
(4) A resina bismaleimida modificada (referida como resina bismaleimida) é desenvolvida para atender aos requisitos de novos caças para matriz de resina composta. Esses requisitos incluem: grandes componentes e perfis complexos em 130 ℃ Fabricação de componentes, etc. Em comparação com a resina epóxi, a resina Shuangma é caracterizada principalmente por umidade superior e resistência ao calor e alta temperatura de operação; A desvantagem é que a fabricação não é tão boa quanto a resina epóxi, e a temperatura de cura é alta (cura acima de 185 ℃) e requer uma temperatura de 200 ℃. Ou por um longo tempo a uma temperatura acima de 200 ℃.
(5) A resina éster de cianeto (qing diacústica) possui baixa constante dielétrica (2,8 ~ 3,2) e tangente de perda dielétrica extremamente pequena (0,002 ~ 0,008), alta temperatura de transição (240 ~ 290 ℃), resumo baixo, baixa absorção, excelentes propriedades e propriedades e peças de referência, etc.
Atualmente, as resinas de cianeato são usadas principalmente em três aspectos: placas de circuito impresso para materiais estruturais de alta velocidade e alta frequência e de alta frequência e materiais estruturais de alto desempenho para materiais aeroespaciais aeroespaciais.
Para simplificar, a resina epóxi, o desempenho da resina epóxi não está apenas relacionada às condições de síntese, mas também depende principalmente da estrutura molecular. O grupo glicidil na resina epóxi é um segmento flexível, que pode reduzir a viscosidade da resina e melhorar o desempenho do processo, mas, ao mesmo tempo, reduzir a resistência ao calor da resina curada. As principais abordagens para melhorar as propriedades térmicas e mecânicas das resinas epóxi curadas são baixo peso molecular e multifuncionalização para aumentar a densidade de reticulação e introduzir estruturas rígidas. Obviamente, a introdução de uma estrutura rígida leva a uma diminuição na solubilidade e um aumento na viscosidade, o que leva a uma diminuição no desempenho do processo de resina epóxi. Como melhorar a resistência à temperatura do sistema de resina epóxi é um aspecto muito importante. Do ponto de vista da resina e do agente de cura, quanto mais grupos funcionais, maior a densidade de reticulação. Quanto maior o TG. Operação específica: Use resina epóxi multifuncional ou agente de cura, use resina epóxi de alta pureza. O método comumente usado é adicionar uma certa proporção de resina epóxi O-metil acetaldeído ao sistema de cura, que tem bom efeito e baixo custo. Quanto maior o peso molecular médio, mais estreita a distribuição de peso molecular e maior o TG. Operação específica: use uma resina epóxi multifuncional ou agente de cura ou outros métodos com uma distribuição de peso molecular relativamente uniforme.
Como uma matriz de resina de alto desempenho usada como matriz composta, suas várias propriedades, como processabilidade, propriedades termofísicas e propriedades mecânicas, devem atender às necessidades de aplicações práticas. A fabricação de matrizes de resina inclui solubilidade em solventes, viscosidade de fusão (fluidez) e alterações de viscosidade e tempo de gel muda com a temperatura (janela do processo). A composição da formulação da resina e a escolha da temperatura da reação determinam a cinética da reação química (taxa de cura), propriedades reológicas químicas (viscosidade-temperatura versus tempo) e termodinâmica da reação química (exotérmica). Diferentes processos têm requisitos diferentes para a viscosidade da resina. De um modo geral, para o processo de enrolamento, a viscosidade da resina geralmente é de cerca de 500 cps; Para o processo de pultrusão, a viscosidade da resina é de cerca de 800 ~ 1200cps; Para o processo de introdução a vácuo, a viscosidade da resina geralmente é de cerca de 300cps e o processo RTM pode ser maior, mas geralmente não excede 800cps; Para o processo pré -g, a viscosidade é necessária para ser relativamente alta, geralmente em torno de 30000 ~ 50000CPS. Obviamente, esses requisitos de viscosidade estão relacionados às propriedades do processo, equipamento e materiais e não são estáticos. De um modo geral, à medida que a temperatura aumenta, a viscosidade da resina diminui na faixa de temperatura mais baixa; No entanto, à medida que a temperatura aumenta, a reação de cura da resina também prossegue, cineticamente falando, a temperatura que a taxa de reação dobra para cada aumento de 10 ℃, e essa aproximação ainda é útil para estimar quando a viscosidade de um sistema de resina reativa aumenta para um certo ponto de viscosidade crítica. Por exemplo, leva 50 minutos para um sistema de resina com uma viscosidade de 200 cps a 100 ℃ para aumentar sua viscosidade para 1000cps; o tempo necessário para que o mesmo sistema de resina aumente sua viscosidade inicial de menos de 200cps a 1000cps a 110 ℃ é de cerca de 25 minutos. A seleção dos parâmetros do processo deve considerar completamente a viscosidade e o tempo de gel. Por exemplo, no processo de introdução a vácuo, é necessário garantir que a viscosidade na temperatura operacional esteja dentro da faixa de viscosidade exigida pelo processo, e a vida útil da resina a essa temperatura deve ser longa o suficiente para garantir que a resina possa ser importada. Para resumir, a seleção do tipo de resina no processo de injeção deve considerar o ponto de gel, preenchendo o tempo e a temperatura do material. Outros processos têm uma situação semelhante.
No processo de moldagem, o tamanho e a forma da peça (molde), o tipo de reforço e os parâmetros do processo determinam a taxa de transferência de calor e o processo de transferência de massa do processo. A resina cura o calor exotérmico, que é gerado pela formação de ligações químicas. Quanto mais ligações químicas formadas por unidade de volume por unidade de tempo, mais energia é liberada. Os coeficientes de transferência de calor das resinas e seus polímeros geralmente são bastante baixos. A taxa de remoção de calor durante a polimerização não pode corresponder à taxa de geração de calor. Essas quantidades incrementais de calor causam reações químicas a prosseguir a uma taxa mais rápida, resultando em mais que essa reação de auto-aceleração acabará por levar à falha do estresse ou à degradação da peça. Isso é mais proeminente na fabricação de peças compostas de grande espessura e é particularmente importante otimizar o caminho do processo de cura. O problema da “superação de temperatura” local causada pela alta taxa exotérmica de cura pré -g e a diferença de estado (como a diferença de temperatura) entre a janela do processo global e a janela do processo local são todos devido a como controlar o processo de cura. A “uniformidade da temperatura” na parte (especialmente na direção da espessura da peça), para obter “uniformidade da temperatura” depende do arranjo (ou aplicação) de algumas “tecnologias unitárias” no “sistema de fabricação”. Para partes finas, uma vez que uma grande quantidade de calor será dissipada no ambiente, a temperatura aumenta suavemente e, às vezes, a peça não será totalmente curada. Neste momento, o calor auxiliar precisa ser aplicado para completar a reação de reticulação, ou seja, aquecimento contínuo.
A tecnologia de formação de não-autoclave material composta é relativa à tecnologia tradicional de formação de autoclave. Em termos gerais, qualquer método de formação de material composto que não use equipamentos de autoclave pode ser chamado de tecnologia de formação não autoclave. . Até o momento, a aplicação da tecnologia de moldagem por não-autoclave no campo aeroespacial inclui principalmente as seguintes direções: tecnologia pré-gravista que não é autoclave, tecnologia de moldagem por líquidos, tecnologia de moldagem de compressão pré-gravista, tecnologia de cura de microondas, tecnologia de cura de feixe de elétrons, tecnologia de formação de fluidos de pressão equilibrada. Entre essas tecnologias, a tecnologia Prendeg OOA (OUF OF AUTOCLAVE) está mais próxima do processo tradicional de formação de autoclave e possui uma ampla gama de fundações manuais de posições e de posicionamento automático, por isso é considerado um tecido não tecido que provavelmente será realizado em larga escala. Tecnologia de formação de autoclave. Uma razão importante para o uso de uma autoclave para peças compostas de alto desempenho é fornecer pressão suficiente ao pré-gravador, maior que a pressão de vapor de qualquer gás durante a cura, para inibir a formação de poros, e isso é predefre a principal dificuldade em que a tecnologia precisa romper. Se a porosidade da peça pode ser controlada sob pressão de vácuo e seu desempenho pode atingir o desempenho do laminado curado por autoclave é um critério importante para avaliar a qualidade do pré -registro OOA e seu processo de moldagem.
O desenvolvimento da tecnologia OOA Prepreg se originou pela primeira vez no desenvolvimento da resina. Existem três pontos principais no desenvolvimento de resinas para pré-registros de OOA: um é controlar a porosidade das partes moldadas, como o uso de resinas de adição de reação para reduzir voláteis na reação de cura; O segundo é melhorar o desempenho das resinas curadas para alcançar as propriedades da resina formadas pelo processo de autoclave, incluindo propriedades térmicas e propriedades mecânicas; O terceiro é garantir que o pré -gravador tenha boa fabricação, como garantir que a resina possa fluir sob um gradiente de pressão de uma pressão atmosférica, garantindo que tenha uma longa vida útil da viscosidade e temperatura ambiente suficiente fora do tempo, etc. Os fabricantes de matérias -primas conduzem pesquisa e desenvolvimento de materiais de acordo com requisitos específicos de projeto e métodos de processo. As principais direções devem incluir: melhorar as propriedades mecânicas, aumentar o tempo externo, reduzir a temperatura de cura e melhorar a umidade e a resistência ao calor. Algumas dessas melhorias de desempenho são conflitantes. , como alta tenacidade e baixa temperatura. Você precisa encontrar um ponto de equilíbrio e considerá -lo de maneira abrangente!
Além do desenvolvimento da resina, o método de fabricação de pré -g também promove o desenvolvimento da aplicação do OOA Prepregreg. O estudo constatou a importância dos canais de vácuo pré -g para fazer laminados de porosidade zero. Estudos subsequentes mostraram que os pré-gravores semi-impregnados podem melhorar efetivamente a permeabilidade a gás. Os pré-gravores de OOA são semi-impregnados com resina, e as fibras secas são usadas como canais para gases de escape. Os gases e voláteis envolvidos na cura da peça podem ser exaustos através dos canais, de modo que a porosidade da parte final seja <1%.
O processo de ensacamento a vácuo pertence ao processo de formação não autoclave (OOA). Em suma, é um processo de moldagem que sela o produto entre o molde e a bolsa de vácuo e pressuriza o produto, aspirando para tornar o produto mais compactas e melhores propriedades mecânicas. O principal processo de fabricação é
Primeiro, um agente de liberação ou pano de liberação é aplicado ao molde de layup (ou folha de vidro). O pré -gravador é inspecionado de acordo com o padrão do pré -gravador usado, incluindo principalmente a densidade da superfície, o conteúdo de resina, a matéria volátil e outras informações do pré -registro. Corte o pré -gravador para o tamanho. Ao cortar, preste atenção à direção das fibras. Geralmente, é necessário que o desvio de direção das fibras seja menor que 1 °. Número de cada unidade de inchaço e registre o número pré -gravista. Ao colocar camadas, as camadas devem ser colocadas em estrita conformidade com a ordem de lay-up necessária na folha de registros de lay-up, e o filme de PE ou papel de lançamento deve ser conectado ao longo da direção das fibras, e as bolhas de ar devem ser perseguidas ao longo da direção das fibras. O raspador espalha o pré -gravador e raspa o máximo possível para remover o ar entre as camadas. Ao deitar, às vezes é necessário ceder os pré -registros, que devem ser emendados ao longo da direção da fibra. No processo de emenda, a sobreposição e menos sobreposição devem ser alcançadas, e as costuras de emenda de cada camada devem ser escalonadas. Geralmente, a lacuna de emenda de pré -g -ramo unidirecional é a seguinte. 1 mm; O pré -gravador trançado só pode se sobrepor, não emenda, e a largura da sobreposição é de 10 ~ 15 mm. Em seguida, preste atenção à pré-compactação a vácuo e a espessura da pré-bomba varia de acordo com diferentes requisitos. O objetivo é descarregar o ar preso na layup e os voláteis no pré -gravador para garantir a qualidade interna do componente. Depois, há a colocação de materiais auxiliares e ensacamento a vácuo. Selagem e cura de bolsas: o requisito final é não poder vazar ar. Nota: O local onde muitas vezes há vazamento de ar é a junta de selante.
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