ከፍተኛ ሙቀትን የሚቋቋም Prepreg Epoxy Resin ዝግጅት እና አፈጻጸም ግምገማ

1. መግቢያ

  እንደ አስፈላጊ ቴርሞሴቲንግ ሙጫ፣ epoxy resin ጥሩ የኤሌትሪክ ባህሪያት፣ የኬሚካል መረጋጋት፣ እጅግ በጣም ጥሩ የሜካኒካል ባህሪያት እና የማጣበቂያ ባህሪያት ያለው ሲሆን በብዙ መስኮች በስፋት ጥቅም ላይ ይውላል። በቅርብ ዓመታት ውስጥ, በቻይና ውስጥ epoxy ሙጫ ያለውን ፍጆታ ፈጣን እድገት ጋር, ብዙ አዳዲስ መስፈርቶች epoxy ዝፍት ያለውን የተለያዩ መዋቅር ወደ ፊት አኖሩት ነበር. ከፍተኛ-ሙቀትን የመቋቋም ፍላጎት የዘይት በአንዳንድ ከፍተኛ-ደረጃ ምርቶች ውስጥ ያለው ሙጫ እየጨመረ ነው። ምንም እንኳን አንዳንድ ከፍተኛ ሙቀትን የሚቋቋም የኢፖክሲ ሬንጅ በአገር ውስጥ እና በውጭ አገር ተዘጋጅተው የተወሰነ ምርት ቢፈጠርም አሁንም የአሁኑን እና የወደፊቱን የእድገት ፍላጎቶችን ማሟላት አልቻለም. የዚህ ዓይነቱ ልዩ የኢፖክሲ ሙጫ ዋና የውጭ አምራቾች የዩናይትድ ስቴትስ ዶው ኬሚካል፣ የጃፓኑ ቶኪዮ ኬሚካል፣ ሚትሱቢሺ ጋዝ ኬሚካል፣ ወዘተ ይገኙበታል። በዚህ ዓይነቱ ቁሳቁስ የማምረቻ ቴክኖሎጂ ላይ እና ወደ ውጭ መላክን ገድቧል. በቻይና የሚመረቱ ምርቶች ውሱን ናቸው እና ዋጋው ውድ ነው, ይህም አሁን ያለውን የሲቪል አጠቃቀም ፈጣን የእድገት ፍላጎት ሊያሟላ አይችልም [4]. ከፍተኛ ሙቀት የሚቋቋም epoxy ሙጫ ለማግኘት የአገር ውስጥ ፍላጎት ለማሟላት, ተስማሚ viscosity, ጥሩ ሂደት ቴክኖሎጂ, ጥሩ ምርት ማከማቻ መረጋጋት እና መጠነኛ ወጪ ጋር ከፍተኛ ሙቀት የሚቋቋም epoxy ሙጫ ማዳበር አስቸኳይ ነው.

  በዚህ ወረቀት ውስጥ, ባለብዙ ተግባር epoxy resin እና epoxy resin E51 የተዋሃዱ ናቸው, እና የ epoxy resin ሙቀትን የመቋቋም ችሎታ ለማሻሻል ተስማሚ የፈውስ ወኪል ስርዓት ተመርጧል. በተመሳሳይ ጊዜ, viscosity እና አጠቃላይ ባህሪያት ዝፍት ሥርዓት ሬሾ በማድረግ ተስተካክለው አፈጻጸም መስፈርቶች ለማሟላት እና ትኩስ መቅለጥ prepreg ምርት ለማስማማት. ፕሪፔግ ለማምረት በጣም አስፈላጊ የሆነ ጥሬ ዕቃ ነው FR4 ሉህ, 3240 epoxy ሉህ, bakelite ወረቀት እና 3026 phenolic ጥጥ ወረቀት.

2. ሙከራ

  ሀ. ጥሬ እቃዎች, መሳሪያዎች እና መሳሪያዎች

  I. ጥሬ ዕቃዎች፡ ባለብዙ ተግባር ኤፖክሲ ሙጫ (A)፣ አጠቃላይ የኢፖክሲ ሙጫ E51 (ለ)፣ ከፍተኛ ሙቀት ያለው ማከሚያ ወኪል (ሲ)፣ ጠንካራ (ዲ)፣ አፋጣኝ (ኢ)።

  II. መሳሪያዎች እና መሳሪያዎች: ማለስለሻ ነጥብ ሞካሪ, KOREALABOTECH244 － 1544 ጄል ጊዜ ሞካሪ, TAAR2000 ሬሞሜትር, TA50WS ልዩነት ስካን calorimeter (DSC), INSTRON2382 ሁለንተናዊ ቁሳዊ ሞካሪ, ማጣበቂያ ማሽን, prepreg ማሽን.

  ለ. የሙከራ ናሙና ዝግጅት

  I. የሬንጅ ዝግጅት፡-የሙቀት መጠን እና ማቅለጥ የኢፖክሲ ሬንጅ እና ማጠናከሪያ ንጥረ ነገር በተወሰነ መጠን፣ ውህዱ አንድ አይነት እስኪሆን ድረስ በማነሳሳት፣ ከ 80 ℃ በታች ማቀዝቀዝ፣ ማከሚያ ኤጀንት እና ማፍጠን፣ ቫክዩም ማድረግ እና አረፋዎችን ማስወገድ እና በእኩል መጠን መቀላቀል።

  II. ሙጫ የሚወስድ አካልን ማዘጋጀት፡- በሞቀ ጊዜ የተፈናቀለውን የሬንጅ ስርዓት ወደ ቀድሞው ሞቃታማ ሻጋታ ውስጥ አፍስሱ እና በተወሰነ የፈውስ ስርዓት መሰረት ያጠናክሩት።

  III. ትኩስ መቅለጥ ሙጫ ፊልም ዝግጅት: ወደ ሙጫ applicator ያለውን ሙጫ ታንክ ወደ መቅለጥ ሙጫ ማስቀመጥ, ሮለር በኩል ተጓዳኝ መልቀቂያ ወረቀት ወደ ሙጫ ማስተላለፍ, እና ፊልም ሽፋን የሚሆን የማቀዝቀዣ መሣሪያ በኩል የተጠናቀቀ ሙጫ ፊልም ማቀዝቀዝ.

  IV. የካርቦን ፋይበር ቅድመ ዝግጅት ዝግጅት: የተሸፈነው የላይኛው እና የታችኛው የሬንጅ ፊልም እና የካርቦን ፋይበር በተቀነባበረ ማሽን የተዋሃዱ ናቸው. ሁለቱ የሬንጅ ፊልም እና የማጠናከሪያ ፋይበር "ሳንድዊች" መዋቅር ይመሰርታሉ. ሙጫው በእኩል መጠን ወደ ፋይበር ውስጥ ጠልቆ የጋለ ምድጃውን በማሞቅ እና አራት ጥንድ ማሞቂያ ሮለቶችን በማሞቅ እና በማውጣት ቅድመ-ቅጥያውን ለመፍጠር ነው.

  V. የፕሪፕርግ የሙከራ ማሰሪያዎችን ማዘጋጀት-በሙከራ ደረጃው መሠረት ቅድመ-ዝግጅትን ይቁረጡ እና ይሸፍኑ ፣ ያጠናክሩ እና በተወሰነ የፈውስ ስርዓት መሠረት ይመሰርታሉ እና ከዚያ ወደ መደበኛ የሙከራ ቁርጥራጮች ይቁረጡ።

3. ውጤቶች እና ውይይቶች

ሀ. የሬንጅ ቀመር ማዘጋጀት

  እንደ ሙጫው የሙቀት መከላከያ መስፈርቶች, የመስታወት ሽግግር የሙቀት መጠን TgDSC የሬንጅ ስርዓት ≥ 190 ℃ ይወሰናል. በተመሳሳይ ጊዜ ሬንጅ ለሞቁ-ማቅለጫ ቅድመ-ቅባቶች ለማምረት ተስማሚ መሆን አለበት. ሙጫው በክፍሉ የሙቀት መጠን ከፊል-ጠንካራ መሆን አለበት, ከእጆች ጋር አይጣበቁ, በወረቀት ላይ አይጣበቁ, እና የሬዚን ጄል ጊዜ ተገቢ መሆን አለበት. በምርት ልምዱ መሰረት የሬዚኑ የማለስለሻ ነጥብ 35 ~ 45 ℃ ነው የሚወሰነው ፣ እና በ 170 ℃ ላይ ያለው የጄል ጊዜ 20 ~ 30 ደቂቃ ይሆናል።

  በመጀመሪያ ፣ ባለብዙ-ተግባራዊው epoxy resin (A) እና toughener (D) በ 100/10 ሬሾ ውስጥ ይደባለቃሉ ፣ እና አጠቃላይ የኢፖክሲ ሙጫ ኢ51 (ቢ) ሳይጨምሩ የተወሰነ መጠን ያለው ከፍተኛ የሙቀት ማከሚያ ወኪል (ሲ) ይጨመራል። accelerator (E), እና ከዚያም የሬዚን ስርዓት አፈፃፀም ይመረመራል. በሠንጠረዥ 1 ቀመር 4 # ~ 1 # ትንተና መሠረት ከፍተኛ ሙቀት ያለው የፈውስ ኤጀንት (C) መጠን ቀስ በቀስ እየጨመረ በሄደ መጠን የሬዚን ስርዓት Tg ወደ ላይ ከፍ ያለ አዝማሚያ ያሳያል, ነገር ግን የመለጠጥ ጥንካሬ ቀስ በቀስ ይቀንሳል; ጄል ጊዜ፣ ማለስለሻ ነጥብ እና ቲጂ ቀመር 2 #~4 # መስፈርቶቹን ሊያሟሉ ይችላሉ።

ሠንጠረዥ 1 የተለያዩ ሬንጅ መጠኖች እና ባህሪያት

  የሙቀቱን የሙቀት ባህሪያት ሳይጎዳ የሬዚኑን የመለጠጥ ጥንካሬ ለማስተካከል ከፍተኛ ሙቀት ያለው የፈውስ ኤጀንት (C) መጠን መቀነስ እና የተወሰነ መጠን ያለው የፍጥነት መቆጣጠሪያ (ኢ) መጨመር አስፈላጊ ነው. በአንፃራዊነት፣ የፈውስ ወኪል የተጨመረው መጠን ትልቅ ነው፣ እና የተጨመረው የፍጥነት መጠን ትንሽ ነው። በተጨባጭ ምርት ውስጥ ያልተስተካከለ ድብልቅ የሬንጅ ፍንዳታ ለመፍጠር ቀላል ነው። ስለዚህ ሬንጅ የማቀላቀል ሂደትን ማስተካከል አስፈላጊ ነው. በመጀመሪያ ከፍተኛ ሙቀት ያለውን ፈዋሽ ወኪል (ሲ) እና አፋጣኝ (ኢ) ለመፍጨት አጠቃላይ epoxy resin E51 (B) ይጠቀሙ እና ከዚያ ከብዙ-ተግባራዊ epoxy resin (A) እና toughener (D) በኋላ ድብልቁን ወደ ሙጫው ውስጥ ይጨምሩ። ) በተመጣጣኝ መጠን የተዋሃዱ ናቸው.

  ከፎርሙላ 5 በሰንጠረዥ 1 ላይ ሊታይ የሚችለው የጄል ጊዜ ከፎርሙላ 1 በጣም አጭር ሲሆን አከሌተር (ኢ) ሲጨመር ነው። ሙጫው ወደ ጄል ሲደርስ፣ የሞለኪውላር አውታር ማቋረጫ ፍጥነት ይጨምራል፣ እና ሙጫው በፍጥነት ከ viscous ፍሰት ሁኔታ ወደ መስታወት ሁኔታ ይለወጣል። በዚህ ሬንጅ ውስጥ የማጠናከሪያ ኤጀንት በመጨመሩ የሬዚን viscosity ትልቅ ነው, የሬዚን ፈሳሽ ደካማ ነው, እና አየሩ ለመልቀቅ አስቸጋሪ ነው. የ ጄል ጊዜ በጣም ፈጣን ነው, እና ሙጫ አረፋዎች ሙሉ በሙሉ የሚለቀቅ አይደለም ከሆነ, ሙጫ, ሙጫ እና ፋይበር, መቦርቦርን, ወዘተ መካከል ያለውን ደካማ ትስስር እንደ ጉድለቶች ያስከትላል ይህም ጄል ቆይቷል, ይህም ተከታይ ክወና የሚሆን ምቹ አይደለም. ምርቱ እና የተዋሃዱ የቁሳቁስ አፈፃፀም መሻሻል. ስለዚህ የፈውስ ወኪል መጠን መቀነስ ያስፈልጋል. ሠንጠረዥ 1 የቀመር 6 እና የቀመር 7 የመሸከም አቅም ከቀመር 4 ጋር ሲነፃፀር በከፍተኛ የሙቀት መጠን ማከሚያ ኤጀንት (ሲ) - አፋጣኝ (ኢ) ስርዓት በአጠቃላይ epoxy resin E51 (B) የተፈጨ ነው። ነገር ግን፣ በቀመር 51 ውስጥ ባለው ከፍተኛ መጠን ያለው አጠቃላይ epoxy resin E6 (B) የስርዓቱን የመስታወት ሽግግር የሙቀት መጠን ይነካል፣ ቀመር 7 በመጨረሻ እንደ ሙጫ ቀመር ተመርጧል።

  ለ. የሬንጅ ሪዮሎጂካል ባህሪያት

  የሙቅ-ማቅለጥ prepreg ምርት ሂደት መስፈርቶችን ለማሟላት የተለያዩ የሙቀት ላይ ቀመር 7 ዝፍት ያለውን rheological ንብረቶች ተፈትኖ ነበር, እና ውጤቶች ሠንጠረዥ 2 ላይ ይታያል የሙቀት ጋር ለውጥ ሙጫ viscosity ሠንጠረዥ 2 ላይ ይታያል. ስለዚህ, በሬዚን ፊልም ዝግጅት ሂደት ውስጥ የሬዚን ፊልም ዝግጅት ሂደትን ለማሟላት የሙቀት መጠንን በመቆጣጠር የሬዚን viscosity ማስተካከል ይቻላል.

ሠንጠረዥ 2 በተለያዩ ሙቀቶች ውስጥ Resin viscosity

  በሸፈነው ሂደት ውስጥ, viscosity እና የሙቀት መጠን በማጣበቂያው ፊልም ውፍረት እና ጥራት ላይ ተጽእኖ ይኖረዋል. ለምሳሌ, viscosity በጣም ከፍ ባለበት ጊዜ, ፈሳሽነቱ ደካማ ነው, ይህም ጥሩ የሬዚን ፊልም ለመፍጠር አይጠቅምም. viscosity በጣም ዝቅተኛ ሲሆን በቀላሉ ማጣት ቀላል ነው. ዋናው ምክንያት የፈውስ ወኪሉ ወደ ኤፖክሲ ሬንጅ ሲስተም ተጨምሯል, እና ፊልሙ በሚዘጋጅበት ጊዜ ሙጫው ለረጅም ጊዜ ይሞቃል. የሙቀት መጠኑ በጣም ከፍተኛ በሚሆንበት ጊዜ ማክሮ ሞለኪውሎች እና የሰንሰለት ክፍሎች የሙቀት እንቅስቃሴን ሊያደርጉ ይችላሉ, ይህም የተጠናቀቁ ምርቶችን ህይወት ይነካል. ስለዚህ, የማጣበቂያውን ፊልም በሚዘጋጅበት ጊዜ, የሂደቱ መስፈርቶች በተሟሉበት ሁኔታ የሙቀት መጠኑ በተቻለ መጠን ዝቅተኛ መሆን አለበት. ከሠንጠረዥ 2 በ 60 ዲግሪ ሴንቲግሬድ ውስጥ ያለው የሬንጅ viscosity ትልቅ ነው, ይህም የፊልም ዝግጅት መረጋጋት ላይ ተጽእኖ ያሳድራል, ስለዚህ 70 ℃ እንደ የፊልም ሙቀት መጠን ይመረጣል.

 ሐ. የፈውስ ስርዓት መወሰን

  ፍጹም የሆነ የማከሚያ ስርዓት የምርቱን አፈፃፀም ሊያሻሽል ይችላል, አለበለዚያ የምርቱን አፈፃፀም ብቻ ሳይሆን የተለያዩ የሂደት ችግሮችንም ያመጣል. የማከሚያው ስርዓት በ Isothermal DSC ሙከራ ሊታወቅ ይችላል. በተለያየ የሙቀት መጠን 5 ~ 25 ℃/ደቂቃ፣ ረዚን ሲስተም ተመጣጣኝ የመጀመሪያ ምላሽ የሙቀት መጠን (ቲ)፣ ከፍተኛ ምላሽ የሙቀት መጠን (Tp) እና የመጨረሻ ምላሽ ሙቀት (ቲኤፍ) (ሠንጠረዥ 3) አለው። የምላሽ የመጀመሪያ ሙቀት (ቲ)፣ የምላሽ ከፍተኛ ሙቀት (ቲፒ) እና የምላሽ ማብቂያ ሙቀት (Tf) በ 0 የሙቀት መጠን በሦስቱ መስመራዊ ፊቲንግ እኩልታ መሠረት ሊገኙ ይችላሉ።

ሠንጠረዥ 3 Ti, Tp እና Tf በተለያየ የሙቀት መጠን

መ. የሙቀት መቋቋም ግምገማ

  የሬዚን ስርዓት የሙቀት መቋቋም በአጠቃላይ በሙቀት መበላሸት ፣ በመስታወት ሽግግር የሙቀት መጠን እና በእቃው የሙቀት ክብደት መቀነስ የሙቀት መጠን ይገመገማል። የመስታወት ሽግግር የሙቀት መጠን Tg ከመስታወት ሁኔታ ወደ ከፍተኛ የመለጠጥ ሁኔታ የሙቀት መጠን ነው, ይህም የቁሳቁስ አገልግሎት ሙቀትን ለመወሰን አስፈላጊ መረጃ ነው. በዲኤስሲ ኩርባ ውስጥ ያለው የመስታወት ሽግግር ሙቀት 203 ℃ ነው።

ሠ. ሬንጅ እና ውህዶች የሜካኒካል ባህሪያት ግምገማ

  ሠንጠረዥ 4 የተዳከመ ሙጫ የመሸከምና የመታጠፍ ባህሪያትን መረጃ ያሳያል። ሠንጠረዥ 5 የካርቦን ፋይበር ፕሪፕሪግ unidirectional laminates የሜካኒካል ንብረት መረጃ ያሳያል። በሰንጠረዥ 4 ላይ ባለው መረጃ መሰረት የሬዚን ሲስተም ሜካኒካል ባህሪያት እና የካርቦን ፋይበር ፕሪፕረጅ የታለመውን እሴት ማሟላት ይችላሉ.

ሠንጠረዥ 4 ሙጫ የሚወስድ አካል ሜካኒካዊ ባህሪዎች

ሠንጠረዥ 5 የካርቦን ፋይበር prepreg unidirectional laminate ሜካኒካል ባህሪያት

4. መደምደሚያ

  በዚህ ወረቀት ውስጥ, ባለብዙ-ተግባራዊ epoxy resin እና አጠቃላይ epoxy resin E51 የተቀላቀሉ ነበሩ, እና ተስማሚ የፈውስ ወኪል-አፋጣኝ ሥርዓት ከፍተኛ ሙቀት የሚቋቋም prepreg epoxy ሙጫ ለማዳበር ተመርጧል, እና ሙጫ እና ስብጥር ባህሪያት ተፈትነዋል.

  ሀ. ባለብዙ-ተግባራዊ epoxy resin የስርዓቱን ሙቀት መቋቋም ለማሻሻል ጠቃሚ ነው. የስርዓቱ የጅምላ ሬሾ (A/B/C/D/E) 75/15/25/15/0.3 ሲሆን እጅግ በጣም ጥሩ የሆነ የሙቀት መቋቋም እና የሙቅ-ማቅለጫ ቅድመ-ፕሪግ ምርትን ማሟላት ይችላል።

  ለ. በተለያየ የሙቀት መጠን ያለው የሬዚን ሲስተም የ DSC ኩርባዎች በ DSC ሙከራዎች ተፈትነዋል። የሬዚን ሲስተም በጣም ጥሩው የማከሚያ ስርዓት 160 ℃/1ሰ+180 ℃/3 ሰ በመስመራዊ ፊቲንግ ነበር።

  ሐ. የሬንጅ ሲስተም በጣም ጥሩ የሙቀት መከላከያ አለው, እና በ DSC የሚለካው Tg 203 ℃ ነው.

  መ. የሬዚን ሲስተም እና የካርቦን ፋይበር ቅድመ-ዝግጅት ሜካኒካል ባህሪዎች የታለመውን እሴት ያሟላሉ።