为何环氧树脂的后固化过程至关重要?

重要的是要了解每个部件的性能需求各不相同。通常,直接空气固化将提供复合材料所需的性能值。拥有最佳性能固然很好,尽管这种需求完全符合复合层压板的性能要求。

环氧树脂

标准空气固化

环氧树脂系统拥有多种固化机制,其范围覆盖从室温到近500华氏度的温度区间。为了简化这些树脂的使用,通常将它们分为两大类:室温固化树脂和需要加热(高于室温)才能固化的树脂。许多双组分系统因其配方简单易用而受到青睐,只需将A和B两部分混合,静置“x”小时,然后便大功告成。复合材料的制造便完成了。

标准空气固化是制造部件时更为经济的选择。空气固化通常无需烤箱、复杂的装袋方案、加热灯等设备,也不需要为优化热固化系统而投入的时间。从经济角度考虑,所有这些因素都可能带来高昂的成本。无需提供热量意味着提供了一种更简便的复合材料制造方法。然而,室温固化往往需要以牺牲更高的材料性能为代价。

后固化

复合材料部件的后固化是指将部件暴露在高温下以加速固化过程和/或最大化复合材料的最终性能的过程。后固化过程通常在初始固化后约12小时内进行。由于大多数热固性树脂在7-10天内完全固化,因此可以在一定时间内将它们置于高温下以获得更佳的材料性能。通过增加交联度,使聚合物分子排列成更结晶的结构,可以增强这些特性。始终按照制造商的规格进行后固化,以免超过树脂的温度承受能力。注意:在7-10天的初始空气固化后,后固化不会给部件带来任何额外的好处。

复合材料的玻璃化转变温度将受到其最终固化参数的影响,因此不会比其固化温度高出很多。例如,在某些环氧树脂中应用后固化机制,如果在室温固化一夜后在150华氏度下加热一小时,该复合材料的耐温性可以提高10-15%。在某些应用中,更长的加热时间可以使部件的使用温度提高近20%。

模量、拉伸强度和压缩强度等物理特性也可能受到高达近20%的影响。固化时加热也会提高层压板的耐化学性。由于交联增加,碳纤维层压板中的电导率甚至会受到后固化的影响。

在后固化期间放置部件(无论是模内放置还是让部件在后固化期间保持自由站立)取决于铺层工具是否能承受温度。确保工具的材料能够承受后固化周期中暴露的温度。最佳做法是使用仍装在袋中且处于真空压力下的铺层模具完成后固化。如果部件不能与铺层模具一起放入烤箱中,可以根据部件的重量或大小将部件“自由站立”放置。

虽然可能会出现下垂或变形的点,但使用可承受温度的工具使部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,使用仍处于真空袋中的部件的铺层模具。由于阴影和工具加热部件表面的速率等因素,部件可能会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。可以找到强度、模量、Tg、热变形等一般属性。大多数这些测试都是在树脂经过后固化的情况下进行的,大多数技术数据表(TDS)都会显示固化条件。TDS上显示的数字是系统的最佳数字。

通常,树脂系统制造商会希望为树脂系统设定最佳数字,而树脂系统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部件已经经过了给定时间的后固化,他们就知道这可以使复合材料具有最佳性能。如果仅完成空气固化,层压板中的复合材料性能可能会下降多达20%。

根据提供的信息,重要的是要了解每个部件的性能需求各不相同。通常,直接空气固化将提供复合材料所需的性能值。拥有最佳性能固然很好,尽管这种需求完全符合复合层压板的性能要求。

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