为什么复合材料后固化很重要?

为什么复合材料后固化很重要?

标准空气固化

树脂系统具有从室温到近 500 F 的一系列固化机制。为了简化这些树脂,通常有 2 类,室温固化和需要加热(高于室温)才能固化的树脂。许多 2 部分系统的配方都是为了简单起见,将 A 部分和 B 部分混合在一起,静置“x”小时和成品复合。

制造零件时,标准空气固化是一种更便宜的选择。空气固化通常不需要烤箱等设备、可能的复杂装袋方案、加热灯以及优化热固化系统所需的时间。从经济角度来看,所有这些都可能代价高昂。不必提供热量只是提供了一种更简单的复合材料制造方法。然而,室温固化需要权衡更高的材料特性。

后固化

复合材料零件的后固化是使用热量使零件暴露在高温下的过程。该过程可以加速固化过程和/或最大化复合材料的最终材料特性。后固化过程通常在初始固化发生后约 12 小时内进行。由于大多数热固性树脂在 7-10 天之间完全固化,因此可以将它们暴露在一定的高温下以获得更好的材料特性。这些特性通过增加交联而得到增强,从而使聚合物的分子排列成更结晶的结构。始终按照制造商的规格进行后固化,以免超过树脂的温度能力。注意:经过 7-10 天的初始空气固化后,后固化不会对零件有任何增加的好处。

复合材料的玻璃化转变温度将受其最终固化参数的影响,因此不会比其固化温度高很多。例如,在某些环氧树脂中使用后固化机制,如果在过夜室温固化后在 150F 下加热一个小时,则该复合材料的耐温性可提高 10-15%。在某些应用中,长时间加热可能会使零件的工作温度提高近 20%。

模量、拉伸强度和压缩强度等物理特性也可能受到近 20% 的影响。固化时,层压板的耐化学性也会因加热而提高。由于交联增加,甚至碳纤维层压板的导电性也会受到后固化的影响。

在后固化过程中关于模内的零件放置或在后固化过程中让零件自由站立取决于铺层工具是否可以承受温度。确保工具的材料能够承受在后固化周期中会暴露的温度。最好的做法是使用仍处于袋装状态并处于真空压力下的叠层模具完成后固化。如果零件无法与叠层模具一起放入烤箱,则可以根据零件的重量或大小将零件“独立”放置。尽管可能会出现下垂或变形点,但使用可承受温度的工具使零件保持稳定状态或得到支撑将有助于减轻可能发生的翘曲。使用阳光对层压板进行后固化是安全的,但在使用前应注意了解变量。如果可能,使用袋子中仍处于真空状态的部件的叠层模具。由于阴影和工具可能加热零件表面的速率等因素,零件可能以不一致的速率加热。

给定系统的测试数据通常可以在树脂的技术数据表中找到。发现了强度、模量、Tg、热变形等一般特性。大多数这些测试都是在树脂经过后固化的情况下提供的,大多数技术数据表 (TDS) 将显示固化条件。TDS 上显示的数字是系统的最佳数字。一般来说,树脂系统的制造商会想要为树脂系统设置最佳数字,而树脂的固化方式会给出这些最佳数字。换句话说,如果技术数据表显示零件已经过后固化一定时间,他们就知道这会给复合材料带来最佳性能。如果单独完成空气固化,层压板的复合材料性能可能下降 20%。

根据给定的信息,重要的是要了解性能需求因部件而异。通常,直接空气固化将提供复合材料所需的性能值。拥有最佳性能是非常好的,尽管这种需求完全符合复合材料层压板的性能要求。

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