Os 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 funcionalidades (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 automaticamente determinada. A resina termoendurecível é um tipo de resina comumente usado para compósitos com matriz de resina devido à sua boa capacidade de fabricação. As resinas termofixas são quase exclusivamente líquidas ou semissólidas à temperatura ambiente e, conceitualmente, são mais parecidas com os monômeros que compõem a resina termoplástica do que com a resina termoplástica no estado final. Antes de as resinas termoendurecíveis serem curadas, elas podem ser processadas em vários formatos, mas uma vez curadas com agentes de cura, iniciadores ou calor, elas não podem ser moldadas novamente porque ligações químicas são formadas durante a cura, fazendo com que pequenas moléculas sejam transformadas em ligações cruzadas tridimensionais. polímeros rígidos com pesos moleculares mais elevados.
Existem muitos tipos de resinas termoendurecíveis, comumente usadas são resinas fenólicas,resinas epóxi, resinas bis-cavalo, resinas vinílicas, resinas fenólicas, etc.
(1) A resina fenólica é uma resina termoendurecível inicial com boa adesão, boa resistência ao calor e propriedades dielétricas após a cura, e suas características marcantes são excelentes propriedades retardadoras 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 do material compósito podem ser fabricados por processos de moldagem, enrolamento, disposição manual, pulverização e pultrusão. Um grande número de materiais compósitos à base de resina fenólica são usados nos materiais de decoração de interiores de aeronaves civis.
(2)Resina epóxié uma das primeiras matrizes de resina usada em estruturas de aeronaves. É caracterizado por uma grande 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 superiores; Bom tipo de correspondência de fibra; 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.); adequado para moldagem de co-cura geral de componentes grandes; barato. 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 de vinilé reconhecida como uma das excelentes resinas resistentes à corrosão. Ele pode suportar a maioria dos ácidos, álcalis, soluções salinas e meios solventes fortes. É amplamente utilizado na fabricação de papel, indústria química, eletrônica, petróleo, armazenamento e transporte, proteção ambiental, navios, indústria de iluminação automotiva. Possui as características do poliéster insaturado e da resina epóxi, de modo que possui tanto as excelentes propriedades mecânicas da resina epóxi quanto 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 retardador de chama, tipo de resistência ao impacto e outras variedades. A aplicação de resina vinílica em plástico reforçado com fibra (FRP) baseia-se principalmente na aplicação manual, principalmente em aplicações anticorrosivas. Com o desenvolvimento do SMC, sua aplicação nesse sentido também é bastante perceptível.
(4) A resina de bismaleimida modificada (conhecida como resina de bismaleimida) é desenvolvida para atender aos requisitos de novos jatos de combate para matriz de resina composta. Esses requisitos incluem: componentes grandes e perfis complexos a 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 operacional; a desvantagem é que a capacidade de fabricação não é tão boa quanto a da resina epóxi e a temperatura de cura é alta (cura acima de 185 ℃) e requer uma temperatura de 200 ℃. Ou por muito tempo a temperaturas acima de 200 ℃.
(5) A resina éster de cianeto (qing diacústico) 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, excelente propriedades mecânicas e propriedades de ligação, etc., e possui 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 alto desempenho e materiais compósitos estruturais de alto desempenho para a indústria aeroespacial.
Simplificando, resina epóxi, o desempenho da resina epóxi não está apenas relacionado 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 na solubilidade e a 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 será 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 de o-metil acetaldeído ao sistema de cura, o que tem bom efeito e baixo custo. Quanto maior for o peso molecular médio, mais estreita será a distribuição do peso molecular e maior será a Tg. Operação específica: Use uma resina epóxi multifuncional ou agente de cura ou outros métodos com distribuição de peso molecular relativamente uniforme.
Por ser uma matriz de resina de alto desempenho utilizada como matriz composta, suas diversas propriedades, como processabilidade, propriedades termofísicas e propriedades mecânicas, devem atender às necessidades de aplicações práticas. A capacidade de fabricação da matriz de resina inclui solubilidade em solventes, viscosidade de fusão (fluidez) e alterações de viscosidade, e alterações no tempo de gelificação com a temperatura (janela de processo). A composição da formulação da resina e a escolha da temperatura de reação determinam a cinética da reação química (taxa de cura), as propriedades químicas reológicas (viscosidade-temperatura versus tempo) e a termodinâmica da reação química (exotérmica). Diferentes processos têm diferentes requisitos para a viscosidade da resina. De modo geral, para o processo de enrolamento, a viscosidade da resina é geralmente em torno de 500cPs; para o processo de pultrusão, a viscosidade da resina é em torno de 800~1200cPs; para o processo de introdução de vácuo, a viscosidade da resina é geralmente em torno de 300cPs, e o processo RTM pode ser maior, mas geralmente não excederá 800cPs; para o processo de pré-impregnado, a viscosidade deve ser relativamente alta, geralmente em torno de 30.000 ~ 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; entretanto, 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°C, e esta aproximação ainda é útil para estimar quando a viscosidade de um sistema de resina reativa aumenta para um certo ponto crítico de viscosidade. Por exemplo, leva 50 minutos para um sistema de resina com uma viscosidade de 200cPs a 100°C aumentar sua viscosidade para 1000cPs, então o tempo necessário para o mesmo sistema de resina aumentar sua viscosidade inicial de menos de 200cPs para 1000cPs a 110°C é cerca de 25 minutos. A seleção dos parâmetros do processo deve considerar totalmente a viscosidade e o tempo de gelificação. Por exemplo, no processo de introdução de 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 nesta temperatura deve ser longa o suficiente para garantir que a resina pode ser importado. Resumindo, 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 têm 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 forem formadas por unidade de volume por unidade de tempo, mais energia será liberada. Os coeficientes de transferência de calor das resinas e dos 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 acabará por levar à falha por tensão ou à degradação da peça. Isto é mais proeminente na fabricação de peças compostas de grande espessura e é particularmente importante para otimizar o processo de cura. O problema de “excesso de temperatura” local causado pela alta taxa exotérmica de cura pré-impregnada e a diferença de estado (como diferença de temperatura) entre a janela do processo global e a janela do processo local são todos devidos à forma de controlar o processo de cura. A “uniformidade de temperatura” na peça (especialmente na direção da espessura da peça), para alcançar 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 sobe suavemente e às vezes a peça não fica totalmente curada. Neste momento, é necessário aplicar calor auxiliar para completar a reação de reticulação, ou seja, aquecimento contínuo.
A tecnologia de formação sem autoclave de material compósito é relativa à tecnologia tradicional de formação em autoclave. Em termos gerais, qualquer método de formação de material compósito que não utilize equipamento de autoclave pode ser chamado de tecnologia de formação sem autoclave. . Até agora, 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 microondas, tecnologia de cura por feixe de elétrons, tecnologia de formação de fluido de pressão balanceada . Entre essas tecnologias, a tecnologia de pré-impregnado OoA (Outof Autoclave) está mais próxima do processo tradicional de formação em autoclave e possui uma ampla gama de bases de processo de assentamento manual e automático, por isso é considerado um tecido não tecido com probabilidade de ser realizado em grande escala. Tecnologia de formação de autoclave. Uma razão importante para usar uma autoclave para peças compostas de alto desempenho é fornecer pressão suficiente ao pré-impregnado, maior que a pressão de vapor de qualquer gás durante a cura, para inibir a formação de poros, e este é o pré-impregnado OoA. precisa romper. Se a porosidade da peça pode ser controlada sob pressão de vácuo e seu desempenho pode atingir o desempenho do laminado curado em autoclave é um critério importante para avaliar a qualidade do pré-impregnado OoA e seu processo de moldagem.
O desenvolvimento da tecnologia pré-impregnada OoA originou-se inicialmente 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 usar resinas curadas por reação de adição para reduzir voláteis na reação de cura; a segunda é melhorar o desempenho das resinas curadas. Para atingir as propriedades da resina formadas pelo processo de autoclave, incluindo propriedades térmicas e propriedades mecânicas; a terceira é garantir que o pré-impregnado tenha boa capacidade de fabricação, como garantir que a resina possa fluir sob um gradiente de pressão de pressão atmosférica, garantindo que tenha uma longa vida útil de viscosidade e temperatura ambiente suficiente fora do tempo, etc. pesquisa e desenvolvimento de materiais de acordo com requisitos específicos de projeto e métodos de processo. As principais orientações devem incluir: melhoria das propriedades mecânicas, aumento do tempo externo, redução da temperatura de cura e melhoria da 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 de aplicações do pré-impregnado OoA. O estudo descobriu a importância dos canais de vácuo pré-impregnados para a fabricação de laminados de porosidade zero. Estudos subsequentes mostraram que os pré-impregnados semi-impregnados podem efetivamente melhorar a permeabilidade aos gases. Os pré-impregnados OoA são semi-impregnados com resina e fibras secas são usadas como canais para gases de exaustão. Os gases e voláteis envolvidos na cura da peça podem ser exauridos através de canais de forma que a porosidade da peça final seja <1%.
O processo de ensacamento a vácuo pertence ao processo de formação sem autoclave (OoA). Resumindo, é um processo de moldagem que sela o produto entre o molde e o saco a vácuo, e pressuriza o produto por aspiração 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 colocação (ou folha de vidro). O pré-impregnado é inspecionado de acordo com o padrão do pré-impregnado utilizado, incluindo principalmente a densidade superficial, teor de resina, matéria volátil e outras informações do pré-impregnado. Corte o pré-impregnado no tamanho certo. Ao cortar preste atenção na direção das fibras. Geralmente, o desvio de direção das fibras deve ser inferior a 1°. Numere cada unidade de blanking e registre o número do pré-impregnado. Ao colocar camadas, as camadas devem ser colocadas estritamente de acordo com a ordem de disposição exigida na folha de registro de disposição, e o filme PE ou papel removível deve ser conectado ao longo da direção das fibras, e as bolhas de ar devem ser perseguido ao longo da direção das fibras. O raspador espalha o pré-impregnado e raspa-o tanto quanto possível para remover o ar entre as camadas. Ao colocar, às vezes é necessário emendar pré-impregnados, que devem ser emendados ao longo da direção da fibra. No processo de emenda, deve-se conseguir sobreposição e menos sobreposição, e as costuras de emenda de cada camada devem ser escalonadas. Geralmente, a lacuna de emenda do pré-impregnado unidirecional é a seguinte. 1mm; o pré-impregnado trançado só pode se sobrepor, não emendar, e a largura da sobreposição é de 10 ~ 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 camada e os voláteis do pré-impregnado para garantir a qualidade interna do componente. Depois vem a colocação de materiais auxiliares e ensacamento a vácuo. Selagem e cura do saco: O requisito final é não haver vazamento de ar. Nota: O local onde muitas vezes há vazamento de ar é a junta do selante.
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Horário da postagem: 23 de maio de 2022
