復(fù)合材料模壓制品的壓制工藝(以環(huán)氧樹脂基體復(fù)合材料為例)是指模壓料裝模后在固化劑存在或加熱的條件下在模腔內(nèi)固化成制品的過程。它是溫度、壓力、時間綜合作用的結(jié)果,壓制工藝條件的選擇及可靠控制是決定制品質(zhì)量的關(guān)鍵。
雖然原則上講某一種牌號的樹脂有一定的固化特性,但由于同牌號樹脂的分子量、軟化點(diǎn),環(huán)氧值等都有一定的變化范圍,因而固化特性也會有所差異。為保證復(fù)合材料制品的質(zhì)量,最好對每一批次樹脂的固化特性進(jìn)行測定,以確定最佳的壓制工藝。這一工作我們是通過DDA(動態(tài)介電分析)和DMA(動態(tài)力學(xué)性能分析)來完成的。
環(huán)氧樹脂的固化過程從DDA曲線來看可分為軟化流動、凝膠、固化、熟化(后固化)四個階段。如將后兩個階段合并為固化階段也可視為三個階段。根據(jù)制品材料制作的試片所測的DDA曲線,再根據(jù)制件的厚度和模具結(jié)構(gòu)情況,確定在一定的加熱速度下每個階段所需保溫時間和加壓時機(jī)。在對不同加熱速率、不同保溫時間和加壓時機(jī)的試片進(jìn)行DMA測試后,選擇動態(tài)力學(xué)性能最好的試片的溫度、壓力與時間關(guān)系的固化特性確定壓制工藝。圖1、2、3分別為F46+BF3·MEA樹脂體系試片的DDA、DMA測試曲線及該體系為基體的結(jié)構(gòu)制品的固化曲線。由于該復(fù)合材料制品尺寸大、厚度厚、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,為保證接頭部位的強(qiáng)度和剛度又采用了難度很大的整體成形工藝,因而固化壓制工序成了特別關(guān)鍵的工序�？紤]產(chǎn)品大而厚的因素及壓機(jī)中心位置與邊緣溫度的差異,為保證整個產(chǎn)品均勻固化,我們在80℃的軟化流動峰前增加了在 (45±5)℃時0.5小時的低溫保溫過程。另外,在固化后的自然降溫階段,考慮到鋼模與碳復(fù)合材料熱物理性能的差異,為避免鋼模收縮造成復(fù)合材料制品的翹曲變形,在工藝文件中規(guī)定在產(chǎn)品溫度降至70℃左右時松開模具四周的頂模螺釘,使產(chǎn)品自由降至室溫再卸模。在上述壓制工藝條件下壓制的制品合格率達(dá)到90%以上。
