Los materiales compuestos se combinan con fibras de refuerzo y un material plástico. El papel de la resina en materiales compuestos es crucial. La elección de la resina determina una serie de parámetros de proceso característicos, algunas propiedades mecánicas y funcionalidad (propiedades térmicas, inflamabilidad, resistencia ambiental, etc.), las propiedades de resina también son un factor clave para comprender las propiedades mecánicas de los materiales compuestos. Cuando se selecciona la resina, la ventana que determina el rango de procesos y propiedades del compuesto se determina automáticamente. La resina termoestable es un tipo de resina de uso común para los compuestos de matriz de resina debido a su buena capacidad de fabricación. Las resinas termoestables son casi exclusivamente líquidas o semisólidas a temperatura ambiente, y conceptualmente son más como los monómeros que componen la resina termoplástica que la resina termoplástica en el estado final. Antes de curarse las resinas termoestables, se pueden procesar en varias formas, pero una vez que se curaron usando agentes de curado, iniciadores o calor, no se pueden moldear nuevamente porque los enlaces químicos se forman durante el curado, lo que hace que las moléculas pequeñas se transformen en trinimensionales reticulados cruzados. Polímeros rígidos con pesos moleculares más altos.
Hay muchos tipos de resinas termoestables, comúnmente utilizadas son resinas fenólicas,resinas epoxi, Bis-Horse Resins, resinas de vinilo, resinas fenólicas, etc.
(1) La resina fenólica es una resina termoestable temprana con buena adhesión, buena resistencia al calor y propiedades dieléctricas después del curado, y sus características sobresalientes son excelentes propiedades de retardantes de llama, baja velocidad de liberación de calor, baja densidad de humo y combustión. El gas liberado es menos tóxico. La procesabilidad es buena, y los componentes del material compuesto se pueden fabricar mediante molduras, devanado, colocación de manos, pulverización y procesos de pultrusión. Una gran cantidad de materiales compuestos a base de resina fenólica se utilizan en los materiales de decoración interior de los aviones civiles.
(2)Resina epoxídicaes una matriz de resina temprana utilizada en estructuras de aviones. Se caracteriza por una amplia variedad de materiales. Los diferentes agentes y aceleradores de curado pueden obtener un rango de temperatura de curado desde la temperatura ambiente hasta 180 ℃; Tiene propiedades mecánicas más altas; Buen tipo de coincidencia de fibra; resistencia al calor y la humedad; Excelente dureza; Excelente capacidad de fabricación (buena cobertura, viscosidad de resina moderada, buena fluidez, ancho de banda presurizado, etc.); Adecuado para el moldeo de co-curación general de componentes grandes; barato. El buen proceso de moldeo y la duda de la resina epoxi hacen que ocupe una posición importante en la matriz de resina de los materiales compuestos avanzados.
(3)Resina de vinilose reconoce como una de las excelentes resinas resistentes a la corrosión. Puede resistir la mayoría de los ácidos, álcalis, soluciones salinas y medios solventes fuertes. Se utiliza ampliamente en la fabricación de papel, la industria química, la electrónica, el petróleo, el almacenamiento y el transporte, la protección del medio ambiente, los barcos, la industria de iluminación automotriz. Tiene las características de la resina de poliéster y epoxi no saturados, por lo que tiene tanto las excelentes propiedades mecánicas de la resina epoxi como el buen rendimiento del proceso del poliéster insaturado. Además de la excelente resistencia a la corrosión, este tipo de resina también tiene una buena resistencia al calor. Incluye tipo estándar, tipo de temperatura alta, tipo de retardante de llama, tipo de resistencia al impacto y otras variedades. La aplicación de resina de vinilo en plástico reforzado con fibra (FRP) se basa principalmente en la colocación de la mano, especialmente en aplicaciones anticorrosiones. Con el desarrollo de SMC, su aplicación a este respecto también es bastante notable.
(4) La resina de bismaleimida modificada (denominada resina de bismaleimida) se desarrolla para cumplir con los requisitos de los nuevos aviones de combate para la matriz de resina compuesta. Estos requisitos incluyen: componentes grandes y perfiles complejos a 130 ℃ Fabricación de componentes, etc. En comparación con la resina epoxi, la resina Shuangma se caracteriza principalmente por humedad superior y resistencia al calor y alta temperatura de funcionamiento; La desventaja es que la capacidad de fabricación no es tan buena como la resina epoxi, y la temperatura de curado es alta (cura por encima de 185 ℃), y requiere una temperatura de 200 ℃. O durante mucho tiempo a una temperatura superior a 200 ℃.
(5) La resina éster de cianuro (diacústica Qing) tiene una constante dieléctrica baja (2.8 ~ 3.2) y una pérdida de pérdida dieléctrica extremadamente pequeña (0.002 ~ 0.008), temperatura de transición de vidrio alta (240 ~ 290 ℃), baja reducción, absorción de baja humedad, excelente absorción de humedad, excelente absorción de humedad, excelente Propiedades mecánicas y propiedades de enlace, etc., y tiene una tecnología de procesamiento similar a la resina epoxi.
En la actualidad, las resinas de cianato se utilizan principalmente en tres aspectos: placas de circuito impreso para materiales estructurales digitales de alta velocidad y de alta frecuencia, transmisor de olas de alto rendimiento y materiales compuestos estructurales de alto rendimiento para aeroespaciales.
En pocas palabras, la resina epoxi, el rendimiento de la resina epoxi no solo está relacionado con las condiciones de síntesis, sino que también depende principalmente de la estructura molecular. El grupo glucidilo en la resina epoxi es un segmento flexible, que puede reducir la viscosidad de la resina y mejorar el rendimiento del proceso, pero al mismo tiempo reducir la resistencia al calor de la resina curada. Los principales enfoques para mejorar las propiedades térmicas y mecánicas de las resinas epoxi curadas son el bajo peso molecular y la multifuncionalización para aumentar la densidad del reticulación e introducir estructuras rígidas. Por supuesto, la introducción de una estructura rígida conduce a una disminución en la solubilidad y un aumento en la viscosidad, lo que conduce a una disminución en el rendimiento del proceso de resina epoxi. Cómo mejorar la resistencia a la temperatura del sistema de resina epoxi es un aspecto muy importante. Desde el punto de vista de la resina y el agente de curado, cuantos más grupos funcionales, mayor es la densidad de reticulación. Cuanto mayor sea el TG. Operación específica: use resina epoxi multifuncional o agente de curado, use resina epoxi de alta pureza. El método de uso común es agregar una cierta proporción de resina epoxi de acetaldehído o-metil en el sistema de curado, que tiene un buen efecto y bajo costo. Cuanto mayor sea el peso molecular promedio, más estrecha es la distribución del peso molecular y mayor TG. Operación específica: use un agente de resina epoxi multifuncional o agente de curado u otros métodos con una distribución de peso molecular relativamente uniforme.
Como una matriz de resina de alto rendimiento utilizada como matriz compuesta, sus diversas propiedades, como procesabilidad, propiedades termofísicas y propiedades mecánicas, deben satisfacer las necesidades de aplicaciones prácticas. La fabricación de la matriz de resina incluye solubilidad en solventes, viscosidad de fusión (fluidez) y cambios de viscosidad, y cambios en el tiempo de gel con la temperatura (ventana de proceso). La composición de la formulación de resina y la elección de la temperatura de reacción determinan la cinética de reacción química (velocidad de curación), propiedades reológicas químicas (viscosidad-temperatura versus tiempo) y termodinámica de reacción química (exotérmica). Los diferentes procesos tienen diferentes requisitos para la viscosidad de la resina. En términos generales, para el proceso de devanado, la viscosidad de resina generalmente es de alrededor de 500 ccps; Para el proceso de pultrusión, la viscosidad de resina es de alrededor de 800 ~ 1200cps; Para el proceso de introducción al vacío, la viscosidad de la resina generalmente es de alrededor de 300 ccps, y el proceso RTM puede ser mayor, pero en general, no excederá los 800cps; Para el proceso prepregado, se requiere que la viscosidad sea relativamente alta, generalmente alrededor de 30000 ~ 50000cps. Por supuesto, estos requisitos de viscosidad están relacionados con las propiedades del proceso, el equipo y los materiales mismos, y no son estáticos. En términos generales, a medida que aumenta la temperatura, la viscosidad de la resina disminuye en el rango de temperatura más bajo; Sin embargo, a medida que aumenta la temperatura, la reacción de curado de la resina también continúa, cinéticamente hablando, la temperatura que la velocidad de reacción se duplica por cada aumento de 10 ℃, y esta aproximación sigue siendo útil para estimar cuándo la viscosidad de un sistema de resina reactiva aumenta a A a A Cierto punto crítico de viscosidad. Por ejemplo, se tarda 50 minutos en un sistema de resina con una viscosidad de 200cps a 100 ℃ para aumentar su viscosidad a 1000cps, luego el tiempo requerido para que el mismo sistema de resina aumente su viscosidad inicial de menos de 200 ccps a 1000cps a 110 ℃ IS unos 25 minutos. La selección de los parámetros del proceso debe considerar completamente la viscosidad y el tiempo de gel. Por ejemplo, en el proceso de introducción al vacío, es necesario asegurarse de que la viscosidad a la temperatura de funcionamiento esté dentro del rango de viscosidad requerido por el proceso, y la vida útil de la resina a esta temperatura debe ser lo suficientemente larga como para garantizar que la resina se puede importar. En resumen, la selección del tipo de resina en el proceso de inyección debe considerar el punto de gel, el tiempo de llenado y la temperatura del material. Otros procesos tienen una situación similar.
En el proceso de moldeo, el tamaño y la forma de la pieza (molde), el tipo de refuerzo y los parámetros del proceso determinan la velocidad de transferencia de calor y el proceso de transferencia de masa del proceso. La resina cura el calor exotérmico, que se genera mediante la formación de enlaces químicos. Cuanto más enlaces químicos se forman por unidad de volumen por unidad de tiempo, más energía se libera. Los coeficientes de transferencia de calor de las resinas y sus polímeros son generalmente bastante bajos. La tasa de eliminación de calor durante la polimerización no puede coincidir con la tasa de generación de calor. Estas cantidades incrementales de calor provocan que las reacciones químicas procedan a una velocidad más rápida, lo que resulta en una mayor reacción autoacelerada eventualmente conducirá a la falla del estrés o la degradación de la pieza. Esto es más prominente en la fabricación de piezas compuestas de gran espesor, y es particularmente importante optimizar la ruta del proceso de curado. El problema del "sobreploque de temperatura" local causado por la alta tasa exotérmica de curado previamente, y la diferencia de estado (como la diferencia de temperatura) entre la ventana del proceso global y la ventana del proceso local se deben a cómo controlar el proceso de curado. La "uniformidad de temperatura" en la parte (especialmente en la dirección del espesor de la pieza), para lograr la "uniformidad de temperatura" depende de la disposición (o aplicación) de algunas "tecnologías unitarias" en el "sistema de fabricación". Para piezas delgadas, dado que una gran cantidad de calor se disipará en el medio ambiente, la temperatura aumenta suavemente y, a veces, la parte no se curará por completo. En este momento, el calor auxiliar debe aplicarse para completar la reacción de reticulación, es decir, calentamiento continuo.
La tecnología de formación no automotriz de material compuesto es relativo a la tecnología de formación de autoclave tradicional. En términos generales, cualquier método de formación de material compuesto que no use equipos de autoclave puede llamarse tecnología de formación de no autoclave. . Hasta ahora, la aplicación de la tecnología de moldeo no automático en el campo aeroespacial incluye principalmente las siguientes direcciones: tecnología de prepregación no automotriz, tecnología de moldeo de líquido, tecnología de moldeo por compresión prepregue . Entre estas tecnologías, la tecnología prepregada de OOA (Outoclave) está más cerca del proceso tradicional de formación de autoclave, y tiene una amplia gama de bases manuales de colocación y proceso automático de colocación, por lo que se considera un tejido no tejido que es probable que se realice a gran escala. Tecnología de formación de autoclave. Una razón importante para usar un autoclave para piezas compuestas de alto rendimiento es proporcionar una presión suficiente para el prepregio, mayor que la presión de vapor de cualquier gas durante el curado, para inhibir la formación de los poros, y esto es OOA Prepreg la dificultad principal de que la tecnología de la tecnología de que la tecnología necesita abrirse paso. Si la porosidad de la pieza se puede controlar a presión de vacío y su rendimiento puede alcanzar el rendimiento del laminado curado por autoclave es un criterio importante para evaluar la calidad del prepregio OOA y su proceso de moldeo.
El desarrollo de la tecnología PREPREG OOA se originó por primera vez en el desarrollo de la resina. Hay tres puntos principales en el desarrollo de resinas para los prepregs de OOA: uno es controlar la porosidad de las partes moldeadas, como el uso de resinas curadas por reacción de adición para reducir los volátiles en la reacción de curado; El segundo es mejorar el rendimiento de las resinas curadas para lograr las propiedades de resina formadas por el proceso de autoclave, incluidas las propiedades térmicas y las propiedades mecánicas; El tercero es garantizar que el prepregio tenga una buena capacidad de fabricación, como garantizar que la resina pueda fluir bajo un gradiente de presión de una presión atmosférica, asegurando que tenga una larga vida de viscosidad y una temperatura ambiente suficiente fuera del tiempo, etc. Investigación y desarrollo de materiales de acuerdo con requisitos de diseño específicos y métodos de proceso. Las direcciones principales deben incluir: mejorar las propiedades mecánicas, aumentar el tiempo externo, reducir la temperatura de curado y mejorar la humedad y la resistencia al calor. Algunas de estas mejoras de rendimiento son contradictorias. , como la alta resistencia y el curado de baja temperatura. ¡Debe encontrar un punto de equilibrio y considerarlo de manera integral!
Además del desarrollo de la resina, el método de fabricación de prepregueo también promueve el desarrollo de aplicaciones de OOA Prepreg. El estudio encontró la importancia de los canales de vacío previo a la preparación para hacer laminados cero-porosidad. Estudios posteriores han demostrado que los prepregs semi-impregnados pueden mejorar efectivamente la permeabilidad del gas. Los prepregs de OOA están semi-impregnados con resina, y las fibras secas se usan como canales para gases de escape. Los gases y volátiles involucrados en el curado de la pieza pueden agotarse a través de canales de tal manera que la porosidad de la parte final es <1%.
El proceso de bolsas de vacío pertenece al proceso de formación no automático (OOA). En resumen, es un proceso de moldeo que sella el producto entre el molde y la bolsa de vacío, y presuriza el producto al aspirarse para hacer que el producto sea más compacto y mejor propiedades mecánicas. El principal proceso de fabricación es
Primero, se aplica un agente de liberación o tela de liberación al molde de layup (o una lámina de vidrio). El prepreg se inspecciona de acuerdo con el estándar del prepregio utilizado, principalmente, incluyendo la densidad de superficie, el contenido de resina, la materia volátil y otra información del prepreg. Corta el prepregio al tamaño. Al cortar, preste atención a la dirección de las fibras. En general, se requiere que la desviación de la dirección de las fibras sea inferior a 1 °. Número cada unidad de blaning y registre el número de prepregaje. Al colocar capas, las capas deben colocarse de acuerdo estricta con el orden de colocación requerido en la hoja de registro de colocación, y la película de PE o el papel de lanzamiento deben conectarse a lo largo de la dirección de las fibras, y las burbujas de aire deben ser ser perseguido a lo largo de la dirección de las fibras. El raspador extiende el prepregio y lo raspa tanto como sea posible para eliminar el aire entre las capas. Al acostarse, a veces es necesario empalmar los prepregs, que deben empalmarse a lo largo de la dirección de la fibra. En el proceso de empalme, se deben lograr una superposición y menos superposición, y las costuras de empalme de cada capa deben escalonarse. En general, la brecha de empalme del prepregio unidireccional es el siguiente. 1 mm; El prepregio trenzado solo puede superponerse, no empalmar, y el ancho de superposición es de 10 ~ 15 mm. A continuación, preste atención a la precompacción al vacío, y el grosor del pre-bombeo varía según los diferentes requisitos. El propósito es descargar el aire atrapado en la bandeja y los volátiles en el prepregio para garantizar la calidad interna del componente. Luego está la colocación de materiales auxiliares y bolsas de vacío. Sellado y curado de la bolsa: el requisito final es no poder filtrar aire. Nota: El lugar donde a menudo hay fugas de aire es la junta del sellador.
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Tiempo de publicación: mayo 23-2022
