添加剂对拉挤树脂固化动力学的影响

由于工艺添加剂的存在,拉挤树脂的固化动力学与其他复合材料生产方法中使用的树脂的固化动力学不同。这些添加剂为复合材料增加了有用的性能,例如,减少复合材料在模具上的摩擦或降低复合材料的燃烧性。研究了添加剂对乙烯基酯树脂固化动力学的影响。采用差示扫描量热法(DSC)对固化过程进行了表征。采用动态扫描法分析了硬脂酸锌和氢氧化铝对乙烯基醚ATLAC430树脂在不同升温速率下的影响。动力学结果表明,添加剂对树脂聚合焓有明显的影响。添加剂对焓的影响也转化为模型的动力学常数。此外,添加剂对模型误差也有影响——这种影响清楚地表明硬脂酸锌的熔化,硬脂酸锌的熔化叠加在所研究树脂的最终聚合阶段。结果表明,工业生产中的动力学计算应综合考虑各种工艺添加剂,以优化工艺,获得大量高质量的拉挤型材。此外,研究结果也清楚地表明,有必要进一步研究添加剂对拉挤树脂聚合动力学的影响。

拉挤是一种高生产工艺,允许制造高性能等截面复合型材。生产的型材缺陷水平低,整个生产批次的质量几乎不变,可以生产几天,型材总长度达几公里。在热固性拉挤过程中,预浸增强材料被连续地拉过加热的模块,在模块上进行型材成形、加热和聚合。过程连续性由牵引装置提供。由于这一过程是自动化的,几乎不受人为因素的影响,因此产品的质量将由在制造过程开始时正确选择工艺参数来决定.

为了找到最佳的工艺参数,如拉速、模块温度等,采用了树脂固化过程的模拟。通常情况下,工程师在模拟其他复合材料制造过程时使用相同的模型,例如真空灌注、成型等。但是,由于减摩添加剂对过程动力学的影响,这些数学模型并不理想地适用于拉挤过程。

在非等温条件下对树脂进行了DSC表征。树脂固化的关键特性是聚合的开始、峰值和结束温度。另一个重要的树脂参数是生成热。对于两个峰值坡度,反应点的起点和终点计算为基线与图形拐点处切线的交点。由于树脂在聚合过程中的热容不断变化,基线通常呈乙状曲线。

数据分析表明,关键温度与树脂中添加剂的存在无关同时,添加剂对释放热量有显著影响。两种添加剂对释放的热量有相反的影响。然后,锌硬脂酸盐和氢氧化铝在混合物中的组合会导致顺序的最终热量,就像在没有添加剂的情况下一样。氢氧化铝的作用可以用混合物中ATLAC430的质量比来解释,尽管释放的热量比树脂的质量减少得多。硬脂酸锌的加入增加了焓峰面积。这表明广泛使用的硬脂酸锌添加剂不是惰性的,对某些树脂有化学作用。硬脂酸锌对能量释放量的无与伦比的化学效应需要进一步研究。

结果表明,拉挤复合材料工业中使用的添加剂可以改变所用树脂的动力学特性。在乙烯基醚Atlac 430树脂的情况下,在聚合反应的偏移点、峰值和结束点检测到释放能量的显著差异以及微小的变化。这些参数的影响还包括对动力学模型常数的影响。对树脂固化模拟进行了计算,结果表明所用混合料固化率有显著差异。这意味着,生产中树脂固化的建模必须基于最终树脂混合物的DSC扫描。不能根据固化剂固化树脂的动力学来优化生产参数.

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