новости

Композитные материалы представляют собой комбинацию армирующих волокон и пластикового материала. Роль смолы в композитных материалах имеет решающее значение. Выбор смолы определяет ряд характерных параметров процесса, некоторые механические свойства и функциональность (термические свойства, воспламеняемость, стойкость к воздействию окружающей среды и т. д.), а свойства смолы также являются ключевым фактором в понимании механических свойств композитных материалов. При выборе смолы автоматически определяется диапазон процессов и свойств композита. Термореактивные смолы являются широко используемым типом смол для композитов на основе смоляной матрицы благодаря своей хорошей технологичности. Термореактивные смолы почти всегда находятся в жидком или полутвердом состоянии при комнатной температуре и концептуально больше похожи на мономеры, составляющие термопластичную смолу, чем на саму термопластичную смолу в конечном состоянии. До отверждения термореактивные смолы могут быть переработаны в различные формы, но после отверждения с использованием отвердителей, инициаторов или тепла их нельзя снова формовать, поскольку в процессе отверждения образуются химические связи. Малые молекулы трансформируются в трехмерные сшитые жесткие полимеры с более высокой молекулярной массой.

Существует множество видов термореактивных смол, наиболее часто используются фенольные смолы.эпоксидные смолы, смолы бис-лошади, виниловые смолыфенольные смолы и т. д.

(1) Фенольная смола — это ранняя термореактивная смола с хорошей адгезией, хорошей термостойкостью и диэлектрическими свойствами после отверждения. Ее выдающимися особенностями являются отличные огнезащитные свойства, низкая скорость выделения тепла, низкая плотность дыма и менее токсичные выделяемые газы. Она обладает хорошей технологичностью, и компоненты композитного материала могут быть изготовлены методами формования, намотки, ручной укладки, распыления и пултрузии. Большое количество композитных материалов на основе фенольной смолы используется в отделочных материалах для внутренней отделки гражданских самолетов.

(2)Эпоксидная смолаЭпоксидная смола — это ранняя смола, используемая в авиационных конструкциях. Она характеризуется широким спектром применения. Различные отвердители и ускорители позволяют достичь диапазона температур отверждения от комнатной температуры до 180 ℃; она обладает высокими механическими свойствами; хорошим подбором волокон; термо- и влагостойкостью; превосходной прочностью; отличной технологичностью (хорошая укрывистость, умеренная вязкость смолы, хорошая текучесть, диапазон давления и т. д.); подходит для комбинированного формования крупных компонентов; недорога. Хороший процесс формования и выдающаяся прочность эпоксидной смолы позволяют ей занимать важное место в качестве смолы в современных композитных материалах.

(3)Виниловая смолаВиниловая смола признана одной из лучших коррозионностойких смол. Она выдерживает воздействие большинства кислот, щелочей, солевых растворов и сильных растворителей. Широко используется в целлюлозно-бумажной, химической, электронной, нефтяной, складской и транспортной промышленности, охране окружающей среды, судостроении, автомобильной и светотехнической промышленности. Обладает характеристиками ненасыщенных полиэфирных и эпоксидных смол, благодаря чему сочетает в себе превосходные механические свойства эпоксидной смолы и хорошие технологические характеристики ненасыщенного полиэфира. Помимо выдающейся коррозионной стойкости, этот тип смолы также обладает хорошей термостойкостью. К ним относятся стандартный тип, высокотемпературный тип, огнестойкий тип, ударопрочный тип и другие разновидности. Применение виниловой смолы в армированных волокном пластиках (FRP) в основном основано на ручной укладке, особенно в антикоррозионных целях. С развитием SMC-полимеров её применение в этом отношении также стало весьма заметным.

(4) Модифицированная бисмалеимидная смола (далее именуемая бисмалеимидной смолой) разработана для удовлетворения требований к композитной смоляной матрице новых истребителей. Эти требования включают: изготовление крупных компонентов и сложных профилей при температуре 130 ℃ и т. д. По сравнению с эпоксидной смолой, смола Shuangma в основном характеризуется превосходной влаго- и термостойкостью и высокой рабочей температурой; недостатком является то, что технологичность изготовления не так хороша, как у эпоксидной смолы, а температура отверждения высока (отверждение выше 185 ℃) и требует температуры 200 ℃ или длительного пребывания при температуре выше 200 ℃.
(5) Цианидная (циновая диакустическая) сложноэфирная смола обладает низкой диэлектрической постоянной (2,8~3,2) и чрезвычайно малым тангенсом диэлектрических потерь (0,002~0,008), высокой температурой стеклования (240~290℃), низкой усадкой, низким влагопоглощением, превосходными механическими и связующими свойствами и т. д., и имеет аналогичную технологию обработки, как эпоксидная смола.
В настоящее время цианатные смолы в основном используются в трех областях: печатные платы для высокоскоростных цифровых и высокочастотных систем, высокоэффективные волнопередающие конструкционные материалы и высокоэффективные конструкционные композитные материалы для аэрокосмической отрасли.

Проще говоря, характеристики эпоксидной смолы зависят не только от условий синтеза, но и, главным образом, от молекулярной структуры. Глицидильная группа в эпоксидной смоле представляет собой гибкий сегмент, который может снижать вязкость смолы и улучшать технологические характеристики, но в то же время снижает термостойкость отвержденной смолы. Основные подходы к улучшению термических и механических свойств отвержденных эпоксидных смол включают низкую молекулярную массу и многофункционализацию для увеличения плотности сшивки и введения жестких структур. Конечно, введение жесткой структуры приводит к снижению растворимости и увеличению вязкости, что, в свою очередь, снижает технологические характеристики эпоксидной смолы. Улучшение термостойкости эпоксидной смолы является очень важным аспектом. С точки зрения смолы и отвердителя, чем больше функциональных групп, тем выше плотность сшивки и выше температура стеклования (Tg). Конкретные действия: использовать многофункциональную эпоксидную смолу или отвердитель, использовать эпоксидную смолу высокой чистоты. Наиболее распространенный метод заключается в добавлении определенной пропорции эпоксидной смолы на основе о-метилацетальдегида в систему отверждения, что обеспечивает хороший эффект и низкую стоимость. Чем выше средняя молекулярная масса, тем уже распределение молекулярной массы и тем выше температура стеклования (Tg). Конкретные методы: использование многофункциональной эпоксидной смолы, отвердителя или других методов с относительно равномерным распределением молекулярной массы.

Как высокоэффективная смоляная матрица, используемая в качестве композитной матрицы, она должна обладать различными свойствами, такими как технологичность, термофизические и механические свойства, которые должны соответствовать требованиям практического применения. Технологичность смоляной матрицы включает в себя растворимость в растворителях, вязкость расплава (текучесть) и изменения вязкости, а также изменение времени гелеобразования в зависимости от температуры (технологический диапазон). Состав смолы и выбор температуры реакции определяют кинетику химической реакции (скорость отверждения), химические реологические свойства (вязкость-температура в зависимости от времени) и термодинамику химической реакции (экзотермическая реакция). Различные процессы предъявляют разные требования к вязкости смолы. В целом, для процесса намотки вязкость смолы обычно составляет около 500 сП; для процесса пултрузии вязкость смолы составляет около 800–1200 сП; для процесса вакуумного формования вязкость смолы обычно составляет около 300 сП, а для процесса RTM она может быть выше, но, как правило, не превышает 800 сП. Для процесса получения препрега требуется относительно высокая вязкость, обычно около 30000–50000 сП. Конечно, эти требования к вязкости зависят от свойств процесса, оборудования и самих материалов и не являются статичными. В общем, с повышением температуры вязкость смолы уменьшается в низкотемпературном диапазоне; однако с повышением температуры также протекает реакция отверждения смолы, кинетически говоря, скорость реакции удваивается при каждом повышении температуры на 10℃, и это приближение все еще полезно для оценки момента, когда вязкость реактивной смоляной системы достигает определенной критической точки. Например, для увеличения вязкости смоляной системы с вязкостью 200 сП при 100℃ до 1000 сП требуется 50 минут, тогда время, необходимое для увеличения начальной вязкости той же смоляной системы с менее чем 200 сП до 1000 сП при 110℃, составляет около 25 минут. При выборе параметров процесса необходимо в полной мере учитывать вязкость и время гелеобразования. Например, в процессе вакуумного ввода необходимо обеспечить, чтобы вязкость при рабочей температуре находилась в диапазоне, требуемом процессом, а время жизни смолы при этой температуре должно быть достаточно длительным, чтобы обеспечить возможность ее импорта. В целом, при выборе типа смолы в процессе литья под давлением необходимо учитывать точку гелеобразования, время заполнения и температуру материала. Аналогичная ситуация наблюдается и в других процессах.

В процессе формования размер и форма детали (формы), тип армирующего материала и параметры процесса определяют скорость теплопередачи и массопереноса. Отверждение смолы сопровождается экзотермическим выделением тепла, которое генерируется за счет образования химических связей. Чем больше химических связей образуется на единицу объема в единицу времени, тем больше энергии выделяется. Коэффициенты теплопередачи смол и их полимеров, как правило, довольно низкие. Скорость отвода тепла во время полимеризации не может соответствовать скорости его генерации. Эти дополнительные объемы тепла приводят к ускорению химических реакций, что в конечном итоге вызывает самоускоряющуюся реакцию, которая может привести к разрушению от напряжений или деградации детали. Это особенно актуально при изготовлении композитных деталей большой толщины, и оптимизация процесса отверждения имеет решающее значение. Проблема локального «температурного перерегулирования», вызванного высокой экзотермической скоростью отверждения препрега, и разница состояний (например, разница температур) между глобальным и локальным технологическим окном обусловлены тем, как контролируется процесс отверждения. «Равномерность температуры» в детали (особенно по толщине детали) зависит от расположения (или применения) некоторых «технологических узлов» в «производственной системе». Для тонких деталей, поскольку большое количество тепла рассеивается в окружающую среду, температура повышается постепенно, и иногда деталь не полностью затвердевает. В этом случае необходимо дополнительно нагревать деталь для завершения реакции сшивания, то есть осуществлять непрерывный нагрев.

Технология формования композитных материалов без автоклавирования относится к традиционной технологии автоклавирования. В целом, любой метод формования композитных материалов, не использующий автоклавное оборудование, можно назвать технологией формования без автоклавирования. На сегодняшний день применение технологии формования без автоклавирования в аэрокосмической отрасли включает в себя следующие основные направления: технология формования препрегов без автоклавирования, технология жидкостного формования, технология компрессионного формования препрегов, технология микроволнового отверждения, технология электронно-лучевого отверждения, технология формования под сбалансированным давлением жидкости. Среди этих технологий технология формования препрегов без автоклавирования (OoA) ближе к традиционному процессу автоклавирования и имеет широкий спектр оснований для ручного и автоматического формования, поэтому она рассматривается как технология формования нетканых материалов, которая, вероятно, будет реализована в больших масштабах. Важной причиной использования автоклава для высокоэффективных композитных деталей является обеспечение достаточного давления на препрег, превышающего давление паров любого газа во время отверждения, чтобы предотвратить образование пор. Именно в этом заключается основная трудность, которую необходимо преодолеть с помощью технологии OoA-препрегов. Возможность контролировать пористость детали под вакуумным давлением и достижение ею характеристик автоклавированного ламината являются важными критериями оценки качества OoA-препрегов и процесса их формования.

Разработка технологии OoA препрегов началась с разработки смол. В разработке смол для OoA препрегов есть три основных направления: во-первых, контроль пористости формованных деталей, например, использование смол, отверждаемых аддитивными реакциями, для снижения содержания летучих веществ в реакции отверждения; во-вторых, улучшение характеристик отверждаемых смол для достижения свойств смолы, образующейся в процессе автоклавирования, включая термические и механические свойства; в-третьих, обеспечение хорошей технологичности препрега, например, обеспечение текучести смолы при градиенте давления атмосферного давления, обеспечение длительного срока службы вязкости и достаточного времени выдержки при комнатной температуре и т. д. Производители сырья проводят исследования и разработки материалов в соответствии со специфическими требованиями к конструкции и технологическими процессами. Основные направления должны включать: улучшение механических свойств, увеличение времени выдержки при комнатной температуре, снижение температуры отверждения и повышение влаго- и термостойкости. Некоторые из этих улучшений характеристик противоречат друг другу, например, высокая прочность и низкотемпературное отверждение. Необходимо найти баланс и всесторонне его учесть!

Помимо разработки смолы, метод производства препрега также способствует развитию применения препрегов OoA. Исследование выявило важность вакуумных каналов препрега для изготовления ламинатов с нулевой пористостью. Последующие исследования показали, что полупропитанные препреги могут эффективно улучшить газопроницаемость. Препреги OoA полупропитаны смолой, а сухие волокна используются в качестве каналов для отвода газов. Газы и летучие вещества, участвующие в отверждении детали, могут отводиться через каналы таким образом, что пористость конечной детали составляет <1%.
Процесс вакуумной формовки относится к неавтоклавным процессам формования. Вкратце, это процесс формования, при котором изделие герметизируется между формой и вакуумным мешком, а затем внутри него создается вакуум, что делает изделие более компактным и улучшает его механические свойства. Основной производственный процесс заключается в следующем:

Сначала на форму для укладки (или лист стекловолокна) наносится разделительный агент или разделительная ткань. Препрег проверяется в соответствии со стандартом используемого препрега, в основном, по таким параметрам, как плотность поверхности, содержание смолы, летучие вещества и другие характеристики. Препрег нарезается по размеру. При нарезке следует обращать внимание на направление волокон. Как правило, отклонение направления волокон должно быть менее 1°. Каждый заготовочный блок нумеруется, и номер препрега записывается. При укладке слоев, слои должны укладываться строго в соответствии с порядком укладки, указанным в листе учета укладки, полиэтиленовая пленка или разделительная бумага должны соединяться вдоль направления волокон, а пузырьки воздуха должны удаляться вдоль направления волокон. Скребок распределяет препрег и максимально удаляет воздух между слоями. При укладке иногда необходимо сращивать препреги, которые должны быть сращены вдоль направления волокон. В процессе склейки следует добиваться перекрытия или минимального перекрытия, а швы склейки каждого слоя должны быть смещены. Как правило, зазор склейки однонаправленного препрега составляет 1 мм; для плетеного препрега допускается только перекрытие, а не склейка, ширина перекрытия составляет 10–15 мм. Далее следует обратить внимание на вакуумное предварительное уплотнение, толщина которого варьируется в зависимости от требований. Цель состоит в удалении воздуха, захваченного в слое, и летучих веществ из препрега для обеспечения внутреннего качества компонента. Затем следует укладка вспомогательных материалов и вакуумная упаковка. Герметизация и отверждение в вакуумной упаковке: последнее требование — отсутствие утечки воздуха. Примечание: место, где часто происходит утечка воздуха, — это герметизирующее соединение.

Мы также производимстекловолоконный прямой ровинг,стекловолоконные маты, сетка из стекловолокна, истекловолоконный тканый ровинг.

Связаться с нами :

Номер телефона: +8615823184699

Номер телефона: +8602367853804

Email:marketing@frp-cqdj.com