Materialele compozite sunt toate combinate cu fibre de armare și un material plastic. Rolul rășinii în materialele compozite este crucial. Alegerea rășinii determină o serie de parametri caracteristici ai procesului, anumite proprietăți mecanice și funcționalitate (proprietăți termice, inflamabilitate, rezistență la mediu etc.), proprietățile rășinii fiind, de asemenea, un factor cheie în înțelegerea proprietăților mecanice ale materialelor compozite. Atunci când este selectată rășina, se determină automat intervalul care determină gama de procese și proprietățile compozitului. Rășina termorezistentă este un tip de rășină frecvent utilizat pentru compozitele cu matrice de rășină datorită bunei sale fabricabilități. Rășinile termorezistente sunt aproape exclusiv lichide sau semisolide la temperatura camerei și, conceptual, seamănă mai mult cu monomerii care alcătuiesc rășina termoplastică decât cu rășina termoplastică în starea finală. Înainte de întărirea rășinilor termorezistente, acestea pot fi procesate în diverse forme, dar odată întărite folosind agenți de întărire, inițiatori sau căldură, nu pot fi modelate din nou deoarece se formează legături chimice în timpul întăririi, transformând molecule mici în polimeri rigizi reticulați tridimensionali cu greutăți moleculare mai mari.
Există multe tipuri de rășini termorezistente, cele mai utilizate fiind rășinile fenolice,rășini epoxidice, rășini bis-cal, rășini vinilicerășini fenolice etc.
(1) Rășina fenolică este o rășină termorezistentă timpurie cu aderență bună, rezistență bună la căldură și proprietăți dielectrice după întărire, iar caracteristicile sale remarcabile sunt proprietăți excelente ignifuge, rată redusă de eliberare a căldurii, densitate redusă a fumului și combustie. Gazul eliberat este mai puțin toxic. Procesabilitatea este bună, iar componentele din material compozit pot fi fabricate prin turnare, înfășurare, așezare manuală, pulverizare și pultrudare. Un număr mare de materiale compozite pe bază de rășină fenolică sunt utilizate în materialele de decor interior ale aeronavelor civile.
(2)Rășină epoxidicăeste o matrice de rășină timpurie utilizată în structurile aeronavelor. Se caracterizează printr-o mare varietate de materiale. Diferiți agenți de întărire și acceleratori pot obține o gamă de temperaturi de întărire de la temperatura camerei la 180 ℃; are proprietăți mecanice superioare; tip de potrivire bună a fibrelor; rezistență la căldură și umiditate; tenacitate excelentă; fabricabilitate excelentă (acoperire bună, vâscozitate moderată a rășinii, fluiditate bună, lățime de bandă presurizată etc.); potrivită pentru turnarea în co-întărire generală a componentelor mari; ieftină. Procesul bun de turnare și tenacitatea remarcabilă a rășinii epoxidice o fac să ocupe o poziție importantă în matricea de rășină a materialelor compozite avansate.
(3)Rășină de vinileste recunoscută ca fiind una dintre cele mai excelente rășini rezistente la coroziune. Poate rezista la majoritatea acizilor, alcalinilor, soluțiilor saline și solvenților puternici. Este utilizată pe scară largă în fabricarea hârtiei, industria chimică, electronică, petrol, depozitare și transport, protecția mediului, nave, industria iluminatului auto. Are caracteristicile poliesterului nesaturat și ale rășinii epoxidice, astfel încât are atât proprietățile mecanice excelente ale rășinii epoxidice, cât și performanța bună de proces a poliesterului nesaturat. Pe lângă rezistența remarcabilă la coroziune, acest tip de rășină are și o bună rezistență la căldură. Include tipuri standard, temperaturi ridicate, ignifuge, rezistente la impact și alte varietăți. Aplicarea rășinii vinilice în plasticul armat cu fibre (FRP) se bazează în principal pe așezarea manuală, în special în aplicațiile anticorozive. Odată cu dezvoltarea SMC, aplicarea sa în acest sens este, de asemenea, destul de vizibilă.
(4) Rășina bismaleimidă modificată (denumită rășină bismaleimidă) este dezvoltată pentru a îndeplini cerințele noilor avioane de vânătoare pentru matricea de rășină compozită. Aceste cerințe includ: componente mari și profile complexe la 130 ℃, fabricarea componentelor etc. Comparativ cu rășina epoxidică, rășina Shuangma se caracterizează în principal printr-o rezistență superioară la umiditate și căldură și o temperatură ridicată de funcționare; dezavantajul este că fabricabilitatea nu este la fel de bună ca a rășinii epoxidice, iar temperatura de întărire este ridicată (întărire peste 185 ℃) și necesită o temperatură de 200 ℃ sau o temperatură mai mare de 200 ℃ pentru o perioadă lungă de timp.
(5) Rășina esterică cianurică (diacustică qing) are o constantă dielectrică scăzută (2,8~3,2) și o tangentă de pierdere dielectrică extrem de mică (0,002~0,008), o temperatură de tranziție vitroasă ridicată (240~290℃), contracție redusă, absorbție redusă de umiditate, proprietăți mecanice și de lipire excelente etc. și o tehnologie de procesare similară cu rășina epoxidică.
În prezent, rășinile cianate sunt utilizate în principal în trei aspecte: plăci cu circuite imprimate pentru procesare digitală de mare viteză și de înaltă frecvență, materiale structurale de înaltă performanță care transmit unde și materiale compozite structurale de înaltă performanță pentru industria aerospațială.
Simplu spus, în cazul rășinii epoxidice, performanța acesteia nu este legată doar de condițiile de sinteză, ci depinde în principal și de structura moleculară. Gruparea glicidil din rășina epoxidică este un segment flexibil, care poate reduce vâscozitatea rășinii și poate îmbunătăți performanța procesului, dar în același timp poate reduce rezistența la căldură a rășinii întărite. Principalele abordări pentru îmbunătățirea proprietăților termice și mecanice ale rășinilor epoxidice întărite sunt greutatea moleculară mică și multifuncționalizarea pentru a crește densitatea de reticulare și a introduce structuri rigide. Desigur, introducerea unei structuri rigide duce la o scădere a solubilității și la o creștere a vâscozității, ceea ce duce la o scădere a performanței procesului de rășină epoxidică. Modul de îmbunătățire a rezistenței la temperatură a sistemului de rășină epoxidică este un aspect foarte important. Din punctul de vedere al rășinii și al agentului de întărire, cu cât sunt mai multe grupări funcționale, cu atât densitatea de reticulare este mai mare. Cu cât Tg este mai mare. Operațiune specifică: Utilizați rășină epoxidică multifuncțională sau agent de întărire, utilizați rășină epoxidică de înaltă puritate. Metoda utilizată în mod obișnuit este adăugarea unei anumite proporții de rășină epoxidică o-metil acetaldehidă în sistemul de întărire, ceea ce are un efect bun și un cost redus. Cu cât greutatea moleculară medie este mai mare, cu atât distribuția greutății moleculare este mai îngustă și cu atât Tg este mai mare. Operațiune specifică: Se utilizează o rășină epoxidică multifuncțională sau un agent de întărire sau alte metode cu o distribuție relativ uniformă a greutății moleculare.
Ca matrice de rășină de înaltă performanță utilizată ca matrice compozită, diversele sale proprietăți, cum ar fi procesabilitatea, proprietățile termofizice și proprietățile mecanice, trebuie să îndeplinească nevoile aplicațiilor practice. Fabricabilitatea matricei de rășină include solubilitatea în solvenți, vâscozitatea topiturii (fluiditatea) și modificările vâscozității, precum și modificările timpului de gelificare în funcție de temperatură (fereastra de proces). Compoziția formulării rășinii și alegerea temperaturii de reacție determină cinetica reacției chimice (rata de întărire), proprietățile reologice chimice (vâscozitate-temperatură versus timp) și termodinamica reacției chimice (exotermă). Diferite procese au cerințe diferite pentru vâscozitatea rășinii. În general, pentru procesul de înfășurare, vâscozitatea rășinii este în general în jur de 500 cPs; pentru procesul de pultrudare, vâscozitatea rășinii este în jur de 800~1200 cPs; pentru procesul de introducere în vid, vâscozitatea rășinii este în general în jur de 300 cPs, iar procesul RTM poate fi mai mare, dar în general nu va depăși 800 cPs; pentru procesul prepreg, vâscozitatea trebuie să fie relativ ridicată, în general în jur de 30000~50000 cPs. Desigur, aceste cerințe de vâscozitate sunt legate de proprietățile procesului, echipamentului și materialelor în sine și nu sunt statice. În general, pe măsură ce temperatura crește, vâscozitatea rășinii scade în intervalul de temperatură mai scăzut; cu toate acestea, pe măsură ce temperatura crește, reacția de întărire a rășinii are loc și ea. Din punct de vedere cinetic, viteza de reacție a temperaturii se dublează pentru fiecare creștere de 10 ℃, iar această aproximare este încă utilă pentru estimarea momentului în care vâscozitatea unui sistem de rășină reactivă crește până la un anumit punct critic de vâscozitate. De exemplu, este nevoie de 50 de minute pentru ca un sistem de rășină cu o vâscozitate de 200 cPs la 100 ℃ să își crească vâscozitatea la 1000 cPs, apoi timpul necesar pentru ca același sistem de rășină să își crească vâscozitatea inițială de la mai puțin de 200 cPs la 1000 cPs la 110 ℃ este de aproximativ 25 de minute. Selectarea parametrilor de proces ar trebui să ia în considerare pe deplin vâscozitatea și timpul de gelificare. De exemplu, în procesul de introducere în vid, este necesar să se asigure că vâscozitatea la temperatura de funcționare se încadrează în intervalul de vâscozitate necesar procesului, iar durata de viață a rășinii la această temperatură trebuie să fie suficient de lungă pentru a asigura importarea rășinii. Pe scurt, selecția tipului de rășină în procesul de injecție trebuie să ia în considerare punctul de gelificare, timpul de umplere și temperatura materialului. Alte procese au o situație similară.
În procesul de turnare, dimensiunea și forma piesei (matriței), tipul de armătură și parametrii procesului determină rata de transfer de căldură și procesul de transfer de masă. Rășina se întărește prin căldură exotermă, care este generată prin formarea legăturilor chimice. Cu cât se formează mai multe legături chimice pe unitatea de volum pe unitatea de timp, cu atât se eliberează mai multă energie. Coeficienții de transfer de căldură ai rășinilor și polimerilor acestora sunt în general destul de mici. Rata de eliminare a căldurii în timpul polimerizării nu poate egala rata de generare a căldurii. Aceste cantități incrementale de căldură determină reacțiile chimice să se desfășoare într-un ritm mai rapid, rezultând o reacție auto-accelerată care va duce în cele din urmă la defectarea sub stres sau la degradarea piesei. Acest lucru este mai pronunțat în fabricarea pieselor compozite de grosime mare și este deosebit de important să se optimizeze calea procesului de întărire. Problema „depășirii temperaturii” locale cauzată de rata exotermă ridicată de întărire a prepreg-ului și diferența de stare (cum ar fi diferența de temperatură) dintre fereastra globală a procesului și fereastra locală a procesului se datorează modului de control al procesului de întărire. „Uniformitatea temperaturii” în piesă (în special în direcția grosimii piesei), pentru a obține „uniformitatea temperaturii”, depinde de aranjamentul (sau aplicarea) unor „tehnologii unitare” în „sistemul de fabricație”. Pentru piesele subțiri, deoarece o cantitate mare de căldură va fi disipată în mediu, temperatura crește ușor, iar uneori piesa nu va fi complet întărită. În acest moment, este necesară aplicarea de căldură auxiliară pentru a finaliza reacția de reticulare, adică încălzirea continuă.
Tehnologia de formare a materialelor compozite în regim non-autoclav este relativă la tehnologia tradițională de formare în regim autoclav. În linii mari, orice metodă de formare a materialelor compozite care nu utilizează echipamente de autoclavă poate fi numită tehnologie de formare non-autoclavă. Până în prezent, aplicarea tehnologiei de turnare non-autoclavă în domeniul aerospațial include în principal următoarele direcții: tehnologia prepreg non-autoclavă, tehnologia de turnare lichidă, tehnologia de turnare prin compresie prepreg, tehnologia de întărire cu microunde, tehnologia de întărire cu fascicul de electroni, tehnologia de formare cu fluid sub presiune echilibrată. Printre aceste tehnologii, tehnologia prepreg OoA (Outof Autoclave) este mai apropiată de procesul tradițional de formare în regim autoclav și are o gamă largă de fundații pentru procese de așezare manuală și automată, astfel încât este considerată o țesătură nețesută care este probabil să fie realizată la scară largă. Tehnologia de formare în regim autoclav. Un motiv important pentru utilizarea autoclavei pentru piese compozite de înaltă performanță este de a asigura o presiune suficientă asupra prepreg-ului, mai mare decât presiunea de vapori a oricărui gaz în timpul întăririi, pentru a inhiba formarea porilor, iar aceasta este principala dificultate pe care tehnologia trebuie să o depășească pentru a o depăși. Un criteriu important pentru evaluarea calității prepreg-ului OoA și a procesului său de turnare este dacă porozitatea piesei poate fi controlată sub presiunea vidului și dacă performanța acesteia poate atinge performanța laminatului întărit în autoclavă.
Dezvoltarea tehnologiei prepreg-urilor OoA a pornit inițial de la dezvoltarea rășinii. Există trei puncte principale în dezvoltarea rășinilor pentru prepreg-uri OoA: unul este controlul porozității pieselor turnate, cum ar fi utilizarea rășinilor întărite prin reacție de adiție pentru a reduce substanțele volatile în reacția de întărire; al doilea este îmbunătățirea performanței rășinilor întărite pentru a obține proprietățile rășinii formate prin procesul de autoclavă, inclusiv proprietățile termice și proprietățile mecanice; al treilea este asigurarea unei bune fabricabilități a prepreg-ului, cum ar fi asigurarea faptului că rășina poate curge sub un gradient de presiune atmosferică, asigurarea unei durate lungi de viață a vâscozității și a unui timp de funcționare suficient la temperatura camerei etc. Producătorii de materii prime efectuează cercetarea și dezvoltarea materialelor în conformitate cu cerințele specifice de proiectare și metodele de proces. Direcțiile principale ar trebui să includă: îmbunătățirea proprietăților mecanice, creșterea timpului de întărire externă, reducerea temperaturii de întărire și îmbunătățirea rezistenței la umiditate și căldură. Unele dintre aceste îmbunătățiri de performanță sunt contradictorii, cum ar fi rezistența ridicată și întărirea la temperatură scăzută. Trebuie să găsiți un punct de echilibru și să îl analizați în mod cuprinzător!
Pe lângă dezvoltarea rășinii, metoda de fabricație a prepreg-ului promovează și dezvoltarea aplicațiilor prepreg-ului OoA. Studiul a constatat importanța canalelor de vid din prepreg pentru fabricarea laminatelor cu porozitate zero. Studiile ulterioare au arătat că prepreg-urile semi-impregnate pot îmbunătăți eficient permeabilitatea la gaze. Prepreg-urile OoA sunt semi-impregnate cu rășină, iar fibrele uscate sunt utilizate ca canale pentru gazele de eșapament. Gazele și substanțele volatile implicate în întărirea piesei pot fi evacuate prin canale astfel încât porozitatea piesei finale să fie <1%.
Procesul de ambalare în vid aparține procesului de formare non-autoclavă (OoA). Pe scurt, este un proces de turnare care sigilează produsul între matriță și sacul în vid și presurizează produsul prin vidare pentru a face produsul mai compact și a-i îmbunătăți proprietățile mecanice. Principalul proces de fabricație este
Mai întâi, se aplică un agent de demulare sau o pânză de demulare pe matrița de așezare (sau pe foaia de sticlă). Prepreg-ul este inspectat conform standardului prepreg-ului utilizat, incluzând în principal densitatea suprafeței, conținutul de rășină, materia volatilă și alte informații despre prepreg. Tăiați prepreg-ul la dimensiune. La tăiere, acordați atenție direcției fibrelor. În general, abaterea direcției fibrelor trebuie să fie mai mică de 1°. Numerotați fiecare unitate de demulare și înregistrați numărul prepreg-ului. La așezarea straturilor, acestea trebuie așezate în strictă conformitate cu ordinea de așezare cerută pe foaia de înregistrare a așezării, iar folia PE sau hârtia de demulare trebuie conectate de-a lungul direcției fibrelor, iar bulele de aer trebuie eliminate de-a lungul direcției fibrelor. Racleta întinde prepreg-ul și îl răzuiește cât mai mult posibil pentru a elimina aerul dintre straturi. La așezare, uneori este necesară îmbinarea prepreg-urilor, care trebuie îmbinate de-a lungul direcției fibrelor. În procesul de îmbinare, trebuie obținută o suprapunere minimă, iar îmbinările fiecărui strat trebuie să fie decalate. În general, spațiul de îmbinare al prepreg-ului unidirecțional este următorul: 1 mm; prepreg-ul împletit se poate suprapune doar, nu și îmbina, iar lățimea suprapunerii este de 10~15 mm. În continuare, acordați atenție precompactării în vid, iar grosimea prepompării variază în funcție de cerințe. Scopul este de a elimina aerul prins în straturi și substanțele volatile din prepreg pentru a asigura calitatea internă a componentei. Apoi, există așezarea materialelor auxiliare și ambalarea în vid. Etanșarea și întărirea sacilor: Cerința finală este să nu existe scurgeri de aer. Notă: Locul unde există adesea scurgeri de aer este îmbinarea de etanșare.
De asemenea, producemfibră de sticlă directă roving,covorașe din fibră de sticlă, plasă din fibră de sticlă, şifibră de sticlă țesută roving.
Contactaţi-ne :
Număr de telefon: +8615823184699
Număr de telefon: +8602367853804
Email:marketing@frp-cqdj.com
Data publicării: 23 mai 2022
