Proprietăți termice ale compozitelor

Compozițiile polimerice armate cu fibre sunt adesea utilizate ca componente structurale care sunt expuse la încălziri extrem de mari sau mici. Aceste aplicații includ:

• Componentele motoarelor auto
• Produse aerospatiale și militare
• Componente electronice și circuite
• Echipamente pentru petrol și gaze

Performanța termică a unui compozit FRP va fi un rezultat direct al matricei de rășină și al procesului de întărire. Răsunile izofatice, ester vinilice și epoxidice au, în general, proprietăți termice foarte bune. În timp ce rășinile ortofatice prezintă cel mai adesea proprietăți slabe de performanță termică.

În plus, aceeași rășină poate avea proprietăți mult diferite, în funcție de procesul de întărire, temperatura de întărire și timpul de întărire. De exemplu, multe rășini epoxidice necesită o „post-cura” care să ajute la atingerea celor mai înalte caracteristici termice.

O post-cură este metoda de adăugare a temperaturii pentru o durată de timp într-un compozit, după ce matricea de rășină s-a vindecat deja prin reacția chimică termorezistentă. O post-cura poate ajuta la alinierea și organizarea moleculelor de polimer, crescând în continuare proprietățile structurale și termice.

Tg - Temperatura de tranziție a sticlei

Compozițiile FRP pot fi utilizate în aplicații structurale care necesită temperaturi ridicate, cu toate acestea, la temperaturi mai ridicate, compozitul poate pierde proprietățile modulului. Adică, polimerul se poate „înmuia” și poate deveni mai puțin rigid. Pierderea modulului este treptată la temperaturi mai scăzute, cu toate acestea, fiecare matrice de rășină polimerică va avea o temperatură care, atunci când este atinsă, compozitul va trece de la o stare sticloasă la o stare cauciucată. Această tranziție se numește „temperatura de tranziție a sticlei” sau Tg. (Denumit în mod obișnuit în conversație "T sub g").

Atunci când proiectați un compozit pentru o aplicație structurală, este important să vă asigurați că Tg-ul compozitului FRP va fi mai mare decât temperatura la care ar putea fi expus vreodată. Chiar și în aplicațiile nestructurale, Tg este important, deoarece compozitul se poate schimba cosmetic dacă Tg este depășit.

Tg se măsoară cel mai frecvent folosind două metode diferite:

DSC - Calorimetrie cu scanare diferențială

Aceasta este o analiză chimică care detectează absorbția de energie. Un polimer necesită o anumită cantitate de energie pentru stările de tranziție, la fel ca apa necesită o anumită temperatură pentru trecerea la abur.

DMA - Analiza mecanică dinamică

Această metodă măsoară fizic rigiditatea pe măsură ce se aplică căldură, când apare o scădere rapidă a proprietăților modulului, Tg a fost atinsă.

Deși ambele metode de testare a Tg a unui compozit polimeric sunt corecte, este important să se utilizeze aceeași metodă atunci când se compară un compozit sau o matrice polimerică cu alta. Aceasta reduce variabilele și oferă o comparație mai precisă.