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Materiais compósitos são todos combinados com fibras de reforço e um material plástico. O papel da resina em materiais compósitos é crucial. A escolha da resina determina uma série de parâmetros característicos do processo, algumas propriedades mecânicas e funcionalidade (propriedades térmicas, inflamabilidade, resistência ambiental, etc.). As propriedades da resina também são um fator-chave na compreensão das propriedades mecânicas dos materiais compósitos. Quando a resina é selecionada, a janela que determina a gama de processos e propriedades do compósito é determinada automaticamente. A resina termofixa é um tipo de resina comumente usada para compósitos de matriz resinosa devido à sua boa manufaturabilidade. As resinas termofixas são quase exclusivamente líquidas ou semissólidas à temperatura ambiente e, conceitualmente, são mais semelhantes aos monômeros que compõem a resina termoplástica do que à resina termoplástica em seu estado final. Antes da cura, as resinas termofixas podem ser processadas em vários formatos, mas uma vez curadas com agentes de cura, iniciadores ou calor, não podem ser moldadas novamente porque ligações químicas são formadas durante a cura, tornando pequenas moléculas transformadas em polímeros rígidos reticulados tridimensionais com pesos moleculares mais elevados.

Existem muitos tipos de resinas termoendurecíveis, as mais utilizadas são as resinas fenólicas,resinas epóxi, resinas bis-horse, resinas vinílicas, resinas fenólicas, etc.

(1) A resina fenólica é uma resina termoendurecível precoce com boa adesão, boa resistência ao calor e propriedades dielétricas após a cura, e suas principais características são excelentes propriedades retardantes de chamas, 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 do material compósito podem ser fabricados por processos de moldagem, enrolamento, laminação manual, pulverização e pultrusão. Um grande número de materiais compósitos à base de resina fenólica é utilizado em materiais de decoração de interiores de aeronaves civis.

(2)Resina epóxiÉ uma matriz de resina antiga utilizada em estruturas de aeronaves. Caracteriza-se por uma ampla variedade de materiais. Diferentes agentes de cura e aceleradores permitem obter uma faixa de temperatura de cura que vai da temperatura ambiente a 180 °C; possui propriedades mecânicas superiores; bom tipo de combinação de fibras; resistência ao calor e à umidade; excelente tenacidade; excelente capacidade de fabricação (boa cobertura, viscosidade moderada da resina, boa fluidez, largura de banda pressurizada, etc.); adequada para moldagem de co-cura geral de grandes componentes; baixo custo. O bom processo de moldagem e a excelente tenacidade da resina epóxi fazem com que ela ocupe uma posição importante na matriz de resina de materiais compósitos avançados.

(3)Resina vinílicaÉ reconhecida como uma das excelentes resinas resistentes à corrosão. Ela pode suportar a maioria dos ácidos, álcalis, soluções salinas e meios solventes fortes. É amplamente utilizada na fabricação de papel, indústria química, eletrônica, petróleo, armazenamento e transporte, proteção ambiental, navios, indústria de iluminação automotiva. Possui as características de poliéster insaturado e resina epóxi, de modo que possui as excelentes propriedades mecânicas da resina epóxi e o bom desempenho de processo do poliéster insaturado. Além da excelente resistência à corrosão, esse tipo de resina também possui boa resistência ao calor. Inclui tipo padrão, tipo de alta temperatura, tipo retardante de chama, tipo de resistência ao impacto e outras variedades. A aplicação de resina vinílica em plástico reforçado com fibra (FRP) é baseada principalmente em laminação manual, especialmente em aplicações anticorrosivas. Com o desenvolvimento do SMC, sua aplicação nesse sentido também é bastante notável.

(4) A resina bismaleimida modificada (referida como resina bismaleimida) foi desenvolvida para atender aos requisitos de matriz de resina composta para novos caças. Esses requisitos incluem: componentes grandes e perfis complexos a 130 °C, fabricação de componentes, etc. Comparada à resina epóxi, a resina Shuangma se caracteriza principalmente pela resistência superior à umidade e ao calor, além de alta temperatura de operação. A desvantagem é que a manufaturabilidade não é tão boa quanto a da resina epóxi, e a temperatura de cura é alta (cura acima de 185 °C), exigindo uma temperatura de 200 °C. Ou por um longo período a uma temperatura acima de 200 °C.
(5) A resina de éster de cianeto (qing diacústica) tem baixa constante dielétrica (2,8~3,2) e tangente de perda dielétrica extremamente pequena (0,002~0,008), alta temperatura de transição vítrea (240~290℃), baixo encolhimento, baixa absorção de umidade, excelentes propriedades mecânicas e propriedades de ligação, etc., e tem tecnologia de processamento semelhante à resina epóxi.
Atualmente, as resinas de cianato são usadas principalmente em três aspectos: placas de circuito impresso para materiais estruturais de transmissão de ondas digitais de alta velocidade e alta frequência, e materiais compostos estruturais de alto desempenho para a indústria aeroespacial.

Em termos simples, o desempenho da resina epóxi não está relacionado apenas 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 o baixo peso molecular e a multifuncionalização para aumentar a densidade de reticulação e introduzir estruturas rígidas. É claro que a introdução de uma estrutura rígida leva a uma diminuição da solubilidade e a um aumento da viscosidade, o que leva a uma diminuição no desempenho do processo da 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 a Tg. Operação específica: Use resina epóxi multifuncional ou agente de cura, use resina epóxi de alta pureza. O método comumente utilizado é adicionar uma certa proporção de resina epóxi de o-metil acetaldeído ao sistema de cura, o que apresenta bom efeito e baixo custo. Quanto maior o peso molecular médio, mais estreita a distribuição do peso molecular e maior a Tg. Operação específica: Utilizar 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 diversas propriedades, como processabilidade, propriedades termofísicas e propriedades mecânicas, devem atender às necessidades de aplicações práticas. A manufaturabilidade da matriz de resina inclui solubilidade em solventes, viscosidade do fundido (fluidez) e mudanças de viscosidade, e mudanças no tempo de gel com a temperatura (janela do processo). A composição da formulação da resina e a escolha da temperatura de 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 diferentes requisitos para a viscosidade da resina. Em geral, para o processo de enrolamento, a viscosidade da resina é geralmente em torno de 500 cPs; para o processo de pultrusão, a viscosidade da resina é em torno de 800~1200 cPs; para o processo de introdução a vácuo, a viscosidade da resina é geralmente em torno de 300 cPs, e o processo RTM pode ser maior, mas geralmente não excederá 800 cPs; Para o processo de pré-impregnação, a viscosidade precisa ser relativamente alta, geralmente em torno de 30.000 a 50.000 cPs. É claro que esses requisitos de viscosidade estão relacionados às propriedades do processo, do equipamento e dos próprios materiais e não são estáticos. De 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. 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 determinado ponto crítico de viscosidade. Por exemplo, leva 50 minutos para um sistema de resina com uma viscosidade de 200 cPs a 100 ℃ aumentar sua viscosidade para 1000 cPs, então o tempo necessário para o mesmo sistema de resina aumentar sua viscosidade inicial de menos de 200 cPs para 1000 cPs a 110 ℃ é de cerca de 25 minutos. A seleção dos parâmetros do processo deve considerar integralmente a viscosidade e o tempo de gelificação. Por exemplo, no processo de introdução a vácuo, é necessário garantir que a viscosidade à temperatura de operação esteja dentro da faixa de viscosidade exigida pelo processo, e a vida útil da resina nessa temperatura deve ser longa o suficiente para garantir que a resina possa ser importada. Em resumo, a seleção do tipo de resina no processo de injeção deve considerar o ponto de gelificação, o tempo de enchimento e a temperatura do material. Outros processos apresentam 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 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 de resinas e seus polímeros são geralmente 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 fazem com que as reações químicas prossigam em uma taxa mais rápida, resultando em mais Essa reação autoacelerada eventualmente levará à falha por estresse ou 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 do "overshoot de temperatura" local causado pela alta taxa exotérmica de cura do prepreg e a diferença de estado (como diferença de temperatura) entre a janela global do processo e a janela local do processo são todos devidos a como controlar o processo de cura. A "uniformidade de temperatura" na peça (especialmente na direção da espessura da peça) para atingir a "uniformidade de temperatura" depende do arranjo (ou aplicação) de algumas "tecnologias unitárias" no "sistema de fabricação". Para peças finas, como uma grande quantidade de calor será dissipada para o ambiente, a temperatura aumenta gradualmente e, às vezes, a peça não estará totalmente curada. Nesse momento, é necessário aplicar calor auxiliar para completar a reação de reticulação, ou seja, aquecimento contínuo.

A tecnologia de moldagem sem autoclave de materiais compósitos é relativa à tecnologia tradicional de moldagem em autoclave. Em termos gerais, qualquer método de moldagem de materiais compósitos que não utilize equipamento de autoclave pode ser chamado de tecnologia de moldagem sem autoclave. Até o momento, a aplicação da tecnologia de moldagem sem autoclave no campo aeroespacial inclui principalmente as seguintes direções: tecnologia de pré-impregnado sem autoclave, tecnologia de moldagem líquida, tecnologia de moldagem por compressão de pré-impregnado, tecnologia de cura por micro-ondas, tecnologia de cura por feixe de elétrons e tecnologia de moldagem de fluido de pressão balanceada. Entre essas tecnologias, a tecnologia de pré-impregnado OoA (Outof Autoclave) está mais próxima do processo tradicional de moldagem em autoclave e possui uma ampla gama de bases de processo de assentamento manual e automático, sendo considerada um tecido não tecido com probabilidade de ser realizado em larga escala. Tecnologia de moldagem em autoclave. Uma razão importante para o uso de autoclave em peças compostas de alto desempenho é fornecer pressão suficiente ao pré-impregnado, maior do que a pressão de vapor de qualquer gás durante a cura, para inibir a formação de poros. A principal dificuldade que a tecnologia precisa superar com o pré-impregnado OoA é se a porosidade da peça pode ser controlada sob pressão de vácuo e se seu desempenho pode atingir o desempenho do laminado curado em autoclave. Um critério importante para avaliar a qualidade do pré-impregnado OoA e seu processo de moldagem é se a porosidade da peça pode ser controlada sob pressão de vácuo e se seu desempenho pode atingir o desempenho do laminado curado em autoclave.

O desenvolvimento da tecnologia de pré-impregnados OoA originou-se primeiramente do desenvolvimento da resina. Existem três pontos principais no desenvolvimento de resinas para pré-impregnados OoA: um é controlar a porosidade das peças moldadas, como o uso de resinas curadas por reação de adição para reduzir voláteis na reação de cura; o segundo é melhorar o desempenho das resinas curadas para atingir as propriedades da resina formadas pelo processo de autoclave, incluindo propriedades térmicas e mecânicas; o terceiro é garantir que o pré-impregnado tenha boa manufaturabilidade, como garantir que a resina possa fluir sob um gradiente de pressão de uma pressão atmosférica, garantindo que tenha uma longa vida útil de viscosidade e tempo externo de temperatura ambiente suficiente, etc. Os fabricantes de matérias-primas conduzem a pesquisa e o 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 resistência à umidade e ao calor. Algumas dessas melhorias de desempenho são conflitantes, como alta tenacidade e cura em baixa temperatura. Você precisa encontrar um ponto de equilíbrio e considerá-lo de forma abrangente!

Além do desenvolvimento da resina, o método de fabricação do pré-impregnado também promove o desenvolvimento da aplicação do pré-impregnado OoA. O estudo constatou a importância dos canais de vácuo do pré-impregnado para a fabricação de laminados com porosidade zero. Estudos subsequentes demonstraram que os pré-impregnados semi-impregnados podem melhorar efetivamente a permeabilidade a gases. Os pré-impregnados OoA são semi-impregnados com resina, e as fibras secas são utilizadas como canais para os gases de exaustão. Os gases e voláteis envolvidos na cura da peça podem ser expelidos pelos canais de forma que a porosidade da peça final seja <1%.
O processo de ensacamento a vácuo pertence ao processo de conformação sem autoclave (OoA). Resumidamente, é um processo de moldagem que sela o produto entre o molde e o saco a vácuo e pressuriza o produto por meio de vácuo para torná-lo mais compacto e com melhores propriedades mecânicas. O principal processo de fabricação é

Primeiro, um agente desmoldante ou pano desmoldante é aplicado ao molde de laminação (ou folha de vidro). O pré-impregnado é inspecionado de acordo com o padrão do pré-impregnado utilizado, incluindo principalmente a densidade da superfície, o teor de resina, a matéria volátil e outras informações do pré-impregnado. Corte o pré-impregnado no tamanho certo. Ao cortar, preste atenção à direção das fibras. Geralmente, o desvio de direção das fibras deve ser inferior a 1°. Numere cada unidade de corte e registre o número do pré-impregnado. Ao colocar camadas, elas devem ser dispostas estritamente de acordo com a ordem de laminação exigida na folha de registro de laminação, e o filme de PE ou papel desmoldante deve ser conectado ao longo da direção das fibras, e as bolhas de ar devem ser expulsas ao longo da direção das fibras. O raspador espalha o pré-impregnado e o raspa o máximo possível para remover o ar entre as camadas. Ao colocar, às vezes é necessário emendar os pré-impregnados, que devem ser emendados ao longo da direção da fibra. No processo de emenda, deve-se obter sobreposição e menos sobreposição, e as costuras de emenda de cada camada devem ser escalonadas. Geralmente, a folga de emenda do pré-impregnado unidirecional é a seguinte: 1 mm; o pré-impregnado trançado só pode se sobrepor, sem emendas, e a largura de sobreposição é de 10 a 15 mm. Em seguida, preste atenção à pré-compactação a vácuo, e a espessura do pré-bombeamento varia de acordo com os diferentes requisitos. O objetivo é descarregar o ar preso na laminação e os voláteis no pré-impregnado para garantir a qualidade interna do componente. Em seguida, há a colocação de materiais auxiliares e o ensacamento a vácuo. Selagem e cura do saco: O requisito final é não ser capaz de vazar ar. Observação: O local onde frequentemente há vazamento de ar é a junta do selante.

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