پروتکل های آزمایش بحرانی برای پیش آغشته سازی کربن اپوکسی در کاربردهای سازه ای با دمای بالا

Jiangyin Dongli New Materials Technology Co., Ltd. یک مجتمع صنعتی به مساحت 32000 متر مربع را اداره می کند که به توسعه و ساخت همه جانبه مواد کامپوزیتی فیبر با کارایی بالا اختصاص دارد. تسهیلات ما دارای کارگاه های تنظیم شده با آب و هوا و مناطق تصفیه با درجه 100000 برای اطمینان از کنترل دقیق محیطی در طول فرآیند اشباع است. به عنوان یک کارخانه یک مرحله ای، ما نوآوری مواد را با تخصص مهندسی، متخصص در تحقیق و توسعه پارچه های الیافی با کارایی بالا و پیش آماده سازی اپوکسی کربن از طریق فن آوری های بافندگی و پیش آماده سازی پیشرفته. قابلیت‌های تولید ما به تولید کامپوزیت از طریق فرآیندهای اتوکلاو، RTM، RMCP، PCM، و WCM گسترش می‌یابد که به بخش‌های حیاتی مانند مهندسی هوافضا و ساخت خودرو خدمت می‌کند. هنگام تهیه مواد برای محیط های با دمای بالا، تأیید فنی ماتریس رزین و رابط فیبر-ماتریس برای جلوگیری از لایه برداری و نرم شدن ساختار بسیار مهم است.

معیارهای عملکرد حرارتی و تأیید دمای انتقال شیشه (Tg).

محدودیت اولیه برای کامپوزیت ها در محیط های حرارتی است دمای انتقال شیشه ای پیش آغشته اپوکسی . Tg محدوده دمایی را نشان می دهد که در آن ماتریس پلیمری از حالت صلب و شیشه ای به حالت انعطاف پذیر و لاستیکی تبدیل می شود. نحوه اندازه گیری Tg در کامپوزیت های فیبر کربنی معمولاً شامل کالریمتری اسکن تفاضلی (DSC) یا تجزیه و تحلیل مکانیکی دینامیکی (DMA) بر اساس ASTM D7028 است. برای کاربردهای با دمای بالا، Tg از پیش آغشته اپوکسی کربن با کارایی بالا برای حفظ مدول الاستیسیته باید به طور قابل توجهی از دمای عملیاتی فراتر رود. تغییر در Tg می تواند نشان دهنده خشک شدن ناقص یا جذب رطوبت باشد که به شدت کاهش می یابد. دمای سرویس پیش آماده سازی فیبر کربن . مهندسان باید «Onset Tg» و «Tan Delta Peak» را تأیید کنند تا پوشش حرارتی ایمن را برای دیوارهای هوافضا یا اجزای موتور خودرو تعریف کنند.

استانداردهای مقاومت برشی بین لایه ای (ILSS) و چسبندگی رابط

شکست مکانیکی در کامپوزیت های لایه ای اغلب بین لایه ها به جای خود الیاف رخ می دهد. ILSS پیش آغشته اپوکسی کربن چیست؟ ? استحکام برشی بین لایه‌ای، که از طریق آزمایش برشی پرتو کوتاه (ASTM D2344) اندازه‌گیری می‌شود، پیوند داخلی فیبر-ماتریس را کمیت می‌دهد. در چرخه های دمای بالا، حفظ ILSS در دماهای بالا یک شاخص حیاتی برای ثبات رزین است. یک استاندارد پیش آماده سازی اپوکسی کربن ممکن است ILSS 60-90 مگاپاسکال را در دمای اتاق نشان دهد، اما این مقدار باید در حداکثر دمای سرویس (به عنوان مثال، 120 درجه سانتیگراد یا 180 درجه سانتیگراد) دوباره تأیید شود. چرا مقاومت برشی بین لایه ای با گرما کاهش می یابد؟ به دلیل کاهش مدول برشی رزین با نزدیک شدن به Tg آن است. حفظ ILSS بالا تضمین می کند که استحکام کششی ورقه های پیش آغشته شده کربنی به طور موثر از طریق ساختار بدون شکستگی بین لایه ای ترجمه می شود.

رفتار جریان رزین و کنترل کسر حجمی فیبر

در طی فرآیند اتوکلاو یا PCM (Prepreg Compression Molding)، مشخصات ویسکوزیته رزین اپوکسی در طول پخت کیفیت تجمیع نهایی را تعیین می کند. نحوه محاسبه کسر حجمی فیبر در کامپوزیت ها شامل هضم اسید یا اندازه‌گیری‌های ضخامت (ASTM D3171)، با هدف 60 تا 65 درصد فیبر برای کارایی ساختاری است. اگر جریان رزین خیلی زیاد باشد، منجر به "لکه های خشک" می شود. اگر خیلی کم باشد، منجر به محتوای خالی بیش از حد می شود. این محتوای خالی در prepreg درجه هوافضا برای جلوگیری از غلظت استرس باید زیر 1٪ باقی بماند. با استفاده از تکنولوژی پیش آغشته سازی جریان رزین کنترل شده Jiangyin Dongli تضمین می کند که رزین به طور یکنواخت به بسته های فیبر نفوذ می کند و حداکثر مقاومت فشاری اپوکسی کربن پخته شده . این دقت برای فرآیندهای RTM و RMCP حیاتی است پیش آماده سازی اپوکسی کربن باید خواص رئولوژیکی خود را تحت گرادیان فشار خاص حفظ کند.

مدیریت خارج از زندگی و پروتکل‌های حفظ تاک

واکنش شیمیایی از پیش آماده سازی اپوکسی کربن مدیریت سختگیرانه زنجیره سرد را ضروری می کند. طول عمر پیش آغشته اپوکسی در دمای اتاق چقدر است؟ ? به طور معمول، یک سیستم استاندارد اجازه می دهد تا 20 تا 30 روز "عمر خارج" قبل از پیشرفت رزین (تا حدی درمان شود)، که بر روی آن تأثیر می گذارد. چسبندگی و روکش پیش آغشته شدن فیبر کربن . در مناطق 100000 درجه تصفیه ما، ما نظارت می کنیم ماندگاری prepreg در -18 درجه سانتیگراد ، که معمولاً تا 12 ماه طول می کشد. چرا چسبندگی در prepreg تغییر می کند؟ نتیجه نفوذ رطوبت یا پیشرفت حرارتی رزین مرحله B است. برای هندسه های پیچیده در تجهیزات ورزشی یا پانل های بدنه خودرو، سازگار است تراوش پذیری پیش آغشته سازی کربن بافته شده برای جلوگیری از چروک شدن فیبر ضروری است. نظارت دقیق بر "چرخه درمان" (فشار/دما در مقابل زمان) تضمین می کند که چگالی اتصال متقابل ماتریس اپوکسی حداکثر تئوری خود را به دست می آورد و قابلیت اطمینان ساختاری مورد نیاز برای بخش های فنی با ریسک بالا را فراهم می کند.

سوالات متداول هاردکور صنعتی

Q1: چرا "Onset Tg" مهمتر از "Peak Tg" در مهندسی است؟
A1: شروع Tg شروع واقعی تخریب خواص مکانیکی را نشان می دهد. برای ایمنی سازه، مهندسان از مقدار شروع برای تعریف حداکثر دمای عملیاتی مداوم استفاده می کنند، در حالی که پیک Tg اغلب تخمین بیش از حد توانایی مواد است.

Q2: جذب رطوبت چگونه بر Tg یک پیش آغشته اپوکسی کربن تأثیر می گذارد؟
A2: آب به عنوان یک نرم کننده در ماتریس اپوکسی عمل می کند. حتی جذب رطوبت 1٪ می تواند Tg را بین 20 درجه سانتیگراد تا 30 درجه سانتیگراد کاهش دهد و به طور قابل توجهی عملکرد مواد در دمای بالا را کاهش دهد.

Q3: تفاوت بین ILSS و مقاومت کششی عرضی چیست؟
A3: ILSS تنش برشی مورد نیاز برای ایجاد لغزش بین لایه ها (لایه لایه) را اندازه گیری می کند، در حالی که مقاومت کششی عرضی نیروی مورد نیاز برای جدا کردن الیاف را عمود بر جهت آنها اندازه گیری می کند. هر دو خاصیت غالب رزین هستند.

Q4: آیا می توان این پیش آغشته را بدون اتوکلاو درمان کرد؟
A4: در حالی که اتوکلاو بالاترین یکپارچگی (کمترین فضای خالی) را ارائه می دهد، بسیاری از سیستم های اپوکسی ما برای پخت کیسه خلاء خارج از اتوکلاو (OOA) یا PCM (قالب گیری فشرده سازی) برای زمان چرخه سریعتر در تولید خودرو فرموله شده اند.

Q5: چرا یک منطقه تصفیه 100000 درجه برای تولید پیش آغشته ضروری است؟
A5: ذرات خارجی (گرد و غبار، مو، الیاف) می توانند به عنوان محل شروع ترک های بین لایه ای عمل کنند یا از خیس شدن مناسب رزین جلوگیری کنند که منجر به کاهش قابل توجه عمر خستگی و مقاومت در برابر ضربه می شود.

مراجع فنی

• ASTM D7028: روش تست استاندارد برای دمای انتقال شیشه ای (Tg) کامپوزیت های ماتریس پلیمری توسط تحلیل مکانیکی دینامیکی (DMA).
• ASTM D2344: روش تست استاندارد برای استحکام پرتو کوتاه مواد کامپوزیتی ماتریس پلیمری و ورقه‌های آنها (ILSS).
• ISO 11667: پلاستیک های تقویت شده با الیاف - ترکیبات قالب گیری و پیش آغشته - تعیین میزان رزین، الیاف تقویت شده و مواد پرکننده معدنی.