由于工藝添加劑的存在,拉擠樹脂的固化動力學與其他復合材料生產(chǎn)方法中使用的樹脂的固化動力學不同。這些添加劑為復合材料增加了有用的性能,例如,減少復合材料在模具上的摩擦或降低復合材料的燃燒性。研究了添加劑對乙烯基酯樹脂固化動力學的影響。采用差示掃描量熱法(DSC)對固化過程進行了表征。采用動態(tài)掃描法分析了硬脂酸鋅和氫氧化鋁對乙烯基醚ATLAC430樹脂在不同升溫速率下的影響。動力學結果表明,添加劑對樹脂聚合焓有明顯的影響。添加劑對焓的影響也轉化為模型的動力學常數(shù)。此外,添加劑對模型誤差也有影響——這種影響清楚地表明硬脂酸鋅的熔化,硬脂酸鋅的熔化疊加在所研究樹脂的最終聚合階段。結果表明,工業(yè)生產(chǎn)中的動力學計算應綜合考慮各種工藝添加劑,以優(yōu)化工藝,獲得大量高質量的拉擠型材。此外,研究結果也清楚地表明,有必要進一步研究添加劑對拉擠樹脂聚合動力學的影響。
拉擠是一種高生產(chǎn)工藝,允許制造高性能等截面復合型材。生產(chǎn)的型材缺陷水平低,整個生產(chǎn)批次的質量幾乎不變,可以生產(chǎn)幾天,型材總長度達幾公里。在熱固性拉擠過程中,預浸增強材料被連續(xù)地拉過加熱的模塊,在模塊上進行型材成形、加熱和聚合。過程連續(xù)性由牽引裝置提供。由于這一過程是自動化的,幾乎不受人為因素的影響,因此產(chǎn)品的質量將由在制造過程開始時正確選擇工藝參數(shù)來決定.
為了找到最佳的工藝參數(shù),如拉速、模塊溫度等,采用了樹脂固化過程的模擬。通常情況下,工程師在模擬其他復合材料制造過程時使用相同的模型,例如真空灌注、成型等。但是,由于減摩添加劑對過程動力學的影響,這些數(shù)學模型并不理想地適用于拉擠過程。
在非等溫條件下對樹脂進行了DSC表征。樹脂固化的關鍵特性是聚合的開始、峰值和結束溫度。另一個重要的樹脂參數(shù)是生成熱。對于兩個峰值坡度,反應點的起點和終點計算為基線與圖形拐點處切線的交點。由于樹脂在聚合過程中的熱容不斷變化,基線通常呈乙狀曲線。
數(shù)據(jù)分析表明,關鍵溫度與樹脂中添加劑的存在無關同時,添加劑對釋放熱量有顯著影響。兩種添加劑對釋放的熱量有相反的影響。然后,鋅硬脂酸鹽和氫氧化鋁在混合物中的組合會導致順序的最終熱量,就像在沒有添加劑的情況下一樣。氫氧化鋁的作用可以用混合物中ATLAC430的質量比來解釋,盡管釋放的熱量比樹脂的質量減少得多。硬脂酸鋅的加入增加了焓峰面積。這表明廣泛使用的硬脂酸鋅添加劑不是惰性的,對某些樹脂有化學作用。硬脂酸鋅對能量釋放量的無與倫比的化學效應需要進一步研究。
結果表明,拉擠復合材料工業(yè)中使用的添加劑可以改變所用樹脂的動力學特性。在乙烯基醚Atlac 430樹脂的情況下,在聚合反應的偏移點、峰值和結束點檢測到釋放能量的顯著差異以及微小的變化。這些參數(shù)的影響還包括對動力學模型常數(shù)的影響。對樹脂固化模擬進行了計算,結果表明所用混合料固化率有顯著差異。這意味著,生產(chǎn)中樹脂固化的建模必須基于最終樹脂混合物的DSC掃描。不能根據(jù)固化劑固化樹脂的動力學來優(yōu)化生產(chǎn)參數(shù).