热压罐成型工艺中的物理和化学过程
发布时间：2023-03-08 10:41浏览次数：
《热压罐成型工艺中的物理和化学过程》
热压罐成型工艺是用真空袋密封复合材料坯件组合件放入热压罐中，在加热、加压的条件下进行固化成型制备复合材料制件的一种工艺方法。它是目前广泛应用的先进复合材料结构、蜂窝夹芯结构及金属或复合材料胶接结构的主要成型方法之一，其原理是利用热压罐提供的均匀的压力和温度，促使预浸料中的树脂流动和浸润纤维，并充分压实，排除材料中的孔隙，然后通过持续的温度使树脂固化制成复合材料。
热压罐是一个具有整体加热系统和加压系统的大型圆柱形金属容器，一般为卧式装置。常见的结构是一端封闭，另一端开门的圆柱体，利用热空气、蒸汽或内置加热元件对预浸料加热，并经过压缩空气(或氮气)加压到0.2-2.5MPa固化成型，为先进复合材料的压实和固化提供必要的热量和压力。
热压罐成型复合材料工艺中发生的主要物理和化学过程如下：
(1) 树脂的流动，使制件中的纤维被充分浸润。大多数预浸料中树脂的初始黏度较高。当材料被加热时，黏度急剧下降，并在某一温度下达到最低值。这一温度就是常说的热压罐成型周期中的“保温”温度，这可以确保增强材料完全浸透，并有效地将多余的树脂挤入吸胶材料中。这个温度也是树脂最容易形成孔隙的温度，这时加在树脂上的压力是非常重要的。持续的加热使树脂开始固化，树脂黏度不断增加直到树脂的固化成型。
(2) 纤维网络的压实，施加一定压力除去树脂基体中可能存在的孔隙，使复合材料中的纤维体积含量达到最大。在固化周期的低黏度点，如施加一定压力，树脂可能从复合材料中挤出。事实上，对于有吸胶材料的成型，吸胶层会诱导树脂从复合材料流入吸胶层，这一步骤既能确保树脂的浸润，也有利于排除复合材料中的孔隙，使复合材料中纤维的体积含量达到最大。在复合材料的压实与固化过程中，湿气的扩散可能使先前存在的孔隙进一步生长或被消除。在固化的过程中，升高温度有利于孔隙的生长，为了促使孔隙消除，必须保证预浸料上有足够的压力。
(3) 合理的热传递过程以保证树脂基体的充分固化。与热压罐成型工艺相关的热传递过程包括两个方面：包括各类铺层材料和模具在内的成型组合系统内部的热传递；热压罐内加热单元对制件和模具的加热。前者是必需的，而后者也很重要，因为它控制着对整个制件加热的均匀性，而且对复合材料的总固化时间也有重要的影响。现代化的热压罐设备中有循环鼓风机和通道等装置来保证热量的均匀分布，对于已给定的工件有两个主要的热传递方式：从循环介质中强制对流传热和热压罐内壁辐射传热。
上一篇：橡胶制品的正硫化及正硫化时间