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停放时间(Out-Time)如何影响预浸料的固化过程

阿尔法技术公司(Alpha Technologies)利用封装样品流变仪(Encapsulated Sample Rheometer,简称ESR),评估了多个加工参数对预浸料复合材料的流变行为和力学性能的影响。这些参数包括:

  1. 固化温度
  2. 升温速率
  3. 停放时间

在本文中,我们将重点探讨 停放时间如何影响 固化过程、储能模量(Storage Modulus)和其他流变性能。

这是三篇系列文章中的 最后一篇,将深入解析该研究结果,以及阿尔法 Premier ESR® 流变仪 如何助力企业实现预浸料材料加工工艺的优化目标。欢迎点击右侧表单订阅,以便在新文章发布时及时获取通知。如需了解更多我们所研究的其他关键加工参数,请下载完整研究报告

理解预浸料加工中的停放时间

一些预浸料材料在固化或使用前,会有一段时间暴露在环境条件下。这段时间被称为停放时间,它会对固化过程、储能模量和其他流变性能产生显著影响,而这些性能最终会影响最终预浸料复合材料的性能和质量。

Alpha Technologies测试了五种不同的停放时间:0天、3天、6天、9天和12天。采用重要的参数储能模量来评价停放时间对预浸料固化过程的影响。储能模量本质上反应的是预浸料材料的刚度或硬度。更具体地说,储能模量是预浸料材料在发生形变时弹性储存和恢复能量能力的量化。在评估预浸料材料弹性和黏性平衡时,损耗模量与储能模量的比值也很重要。

研究发现,与未经历停放时间的样品相比,暴露在环境条件下的预浸料样品储能模量有所提升。这主要归因于停放过程中树脂的“预固化”或过早固化。合理的预固化对多个变量具有益影响:

  • 树脂的粘度和流动特性,进而影响其在固化过程中有效浸润纤维的能力。 
  • 固化动力学上,缩短固化起始和终止的持续时间。

与往常一样,实现平衡是优化结果的关键。虽然该研究发现停放时间与储能模量之间总体呈正相关,但这种特定预浸料材料的理想停放时间似乎是9天,而非12天。与12天相比,停放时间9天的固化起始和终止间隔时间最短,且储能模量更优。

这可能是由于预浸料材料在更长的停放时间内吸收水分的可能性增加。水分吸收会对固化过程产生不利影响,导致空洞、结合力弱等缺陷,从而破坏预浸料材料的结构完整性。此外,停放时间较长意味着预浸料材料暴露在空气中的时间更长,这可能会改变树脂的化学结构,进而影响预浸料材料的固化动力学和力学性能。

 

了解更多关于优化预浸料性能的信息

如需详细了解常见预浸料固化失效模式以及如何使用流变测量方法排查问题,请下载我们的白皮书《Troubleshooting Prepreg Failures with Encapsulated Sample Rheometer (ESR)》。