当前课程知识点:复合材料设计与成型 > 6 拉挤成型工艺 > 6.2 拉挤内脱模剂 > 6.2.1 视频单元
这一节,我们学习“拉挤内脱模剂”
根据前面的讲述
拉挤成型的生产线可以分为六大区
其中,固化区是制备成败的关键
拉挤要成功
固化区必须同时满足四个方面的要求
固化区必须同时满足四个方面的要求
纤维分布要均匀、加热要均匀、要能够实现快速固化和连续顺利脱模
这四个方面的要求,最难的是顺利脱模
拉挤成型最怕的是粘模,一旦粘模,整条生产线都要停止
而拉挤是连续成型
脱模剂要怎么样才能顺利地涂到挤压模具的内壁面
从而实现连续快速顺利脱模
同学们想像一下
是不是好像传统敞口模具的方法在这里都不灵光
那怎么办呢
内脱模,内脱模剂加入树脂胶液中,连续自动起脱模作用
这里的内脱模剂通常是含有弱极性基团或非极性基团的表面活性剂类物质
非极性部分多为长碳链
柔顺的分子链具有良好的润滑作用
常用内脱模剂例如十八烷基硬脂酸盐
典型的有硬脂酸锌、硬脂酸钙和硬脂酸镁
内脱模剂的基本要求
四个方面:要能够起润滑和脱模作用
要能够均匀的分散在树脂中,同时不影响树脂性能,而且无毒无害
这里大家肯定很困惑
内脱模剂和树脂混合后
怎么保证它就一定能够跑到拉挤模具内壁面,起脱模作用
换句话说,内脱模剂的作用机理是什么
内脱模剂的作用机理是
首先内脱模剂树脂先混溶
在一定条件下两者发生相分离
相分离后内脱模剂扩散迁移至模具壁面
形成润滑界面
从而起连续顺利脱模作用
这就是内脱模剂的作用机理
整个过程中:内脱模剂在浸胶区与树脂混溶
也就是在树脂槽中与树脂混合均匀
然后,在固化区挤压模具中与树脂发生相分离,紧接着扩散迁移至模具壁面
形成润滑界面,从而实现顺利脱模
问题是
怎么保证相分离和扩散迁移能够顺利完成
相分离的判据
最基础的是热力学的吉布斯自由能判据
按照吉布斯自由能判据
内脱膜剂加入树脂胶液中,内脱模剂树脂胶液组成共混体系
该体系是均相一体还是发生相分离
取决于该混合体系的混合自由能
也就是吉布斯自由能的变化值
是正值还是负值
根据吉布斯自由能判据
自发发生过程体系的吉布斯自由能降低
也就是说,如果吉布斯自由能的变化小于零
内脱模剂与树脂混合以后形成均性的共混体系
大于零,则发生相分离
这就是吉布斯自由能判据
根据6.2式
我们可以通过控制预成型区和固化区的温度来实现相分离
相分离后
内脱模剂要扩散迁移到模具内壁
扩散迁移的本质是布朗运动
众所周知,布朗运动代表了一种随机涨落现象
但在很长的一段时间里,这种现象的本质没有得到阐明
1905年和1906年爱因斯坦(Einstein)和斯莫鲁霍夫斯基(Smoluchowski)分别阐述了布朗运动的本质
是颗粒的热运动
值得注意的是,当颗粒半径大于5µm,布朗运动消失
因此,我们在选择内脱模剂的时候
为了保证内脱模能够扩散迁移,内脱模剂分子的直径要小于5µm
内脱模剂
扩散迁移的距离和扩散时间遵循Einstein-Brown位移方程
巧合的是
扩散迁移距离的平方与时间也呈线性关系
同时与介质粘度成反比
这种规律和我们在第三章中学习的渗流定律有相通之处
同学们可以尝试着去推导这个方程
当然,本课程关心是内脱模剂的脱模作用
根据Einstein-Brown位移方程
我们可以大概估算出
内脱模剂从制品树脂内部扩散迁移至模具内壁的最远扩散距离和时间
工艺过程中
要确保这个扩散需要的时间小于树脂的凝胶时间
或者凝胶时间内的扩散距离一定要大于内脱模剂迁移的最大距离
这是拉挤成型工艺
内脱模控制的基本依据
接下讨论,内脱模对复合材料制品性能的影响
请看图
显然
树脂浇注体的拉伸强度和弯曲强度均随着内脱模用量的增加而减小
说明内脱模剂在树脂内部相当于是缺陷的存在
因为,内脱模剂是低表面能的表面活性剂
在树脂内部相对于是分裂树脂的润滑剂
因此,内脱模剂的用量要尽可能的控制
-1.1 课程简介及复合材料定义
--1.1.2 作业
--1.1.3讨论
-1.2 复合材料的命名与分类
--1.2.2 作业
-1.3 复合材料的特点
--1.3.2 作业
-1.4 复合材料的应用
--1.4.2 作业
--1 引言 课件
-2.1 颗粒增强原理
--2.1.2 作业
-2.2 短纤维增强原理
--2.2.2 作业
-2.3 界面效应
--2.3.2 作业
-2.4 复合材料界面
--2.4.2 作业
-2.5 复合材料界面表征与分析
--2.5.2 作业
-3.1 增强材料概述
--3.1.2 作业
-3.2 玻璃纤维概述、生产工艺、成分与结构
--3.2.2 作业
-3.3 玻璃纤维的性能、制品与规格
--3.3.2 作业
-3.4 碳纤维概述
--3.4.2 作业
-3.5 碳纤维的制备工艺
--3.5.2 作业
-3.6 碳纤维的结构、性能、制品与规格
--3.6.2 作业
-3.7 芳纶纤维
--3.7.2 作业
-4.1 聚合物概述
--4.1.2 作业
-4.2 聚酯概述、化学结构、合成与交联
--4.2.2 作业
-4.3 聚酯的性能与应用
--4.3.2 作业
-4.4 环氧树脂概述、化学结构、合成与表征
--4.4.2 作业
-4.5 环氧树脂的交联、性能与应用
--4.5.2 作业
-4.6 酚醛树脂及其他热固性树脂
--4.6.2 作业
-4.7 热塑性树脂及聚合物基复合材料的应用
--4.7.2 作业
-5.1 陶瓷及陶瓷基复合材料概述
--5.1.2 作业
-5.2 陶瓷基复合材料成型工艺
--5.2.2 作业
-5.3 陶瓷基复合材料的界面及强韧化
--5.3.2 作业
-5.4 碳碳复合材料及陶瓷基复合材料的应用
--5.4.2 作业
-6.1 金属基体
--6.1.2 作业
-6.2 金属基复合材料成型工艺
--6.2.2 作业
-6.3 金属基复合材料的界面
--6.3.2 作业
-6.4 金属基复合材料的性能与应用
--6.4.2 作业
-1.2 作业
-2.1 应力与应变
--2.1.2 作业
-2.2 广义胡克定律
--2.2.2 作业
-2.3 工程常数、平面应力状态、应力应变转换
--2.3.2 作业
-3.1 单向板的正轴刚度、刚度柔度变换
--3.1.2 作业
-3.2 倍角变换、偏轴工程常数
--3.2.2 作业
-4.1 层合板的代号、面内刚度
--4.1.2 作业
-4.2 典型层合板的面内刚度
--4.2.2 作业
-4.3 层合板的弯曲刚度
--4.3.2 作业
-4.4 单向层合板、对称层合板及夹芯结构的弯曲刚度
--4.4.2 作业
-5.1 最大应力与最大应变准则
--5.1.2 作业
-5.2 蔡-希尔、蔡-吴强度准则
--5.2.2 作业
-5.3 层合板的强度分析
--5.3.2 作业
-5.4 层合板的极限强度
--5.4.2 作业
-6.1 细观力学引言、平均性质
--6.1.2 作业
-6.2 单向板的工程常数
--6.2.2 作业
-6.3 单向板的强度
--6.3.2 作业
-6.4 热膨胀与湿溶胀系数
--6.4.2 作业
-6.5 层合板的残余应力
--6.5.2 作业
-7.1 复合材料结构控制方程
--7.1.2 作业
-7.2 简单构型复合材料一维受力构件的力学分析
--7.2.2 作业
-8.1 复合材料层合梁
--8.1.2 作业
-8.2 复合材料板梁
--8.2.2 作业
-8.3 复合材料薄壁梁
--8.3.2 作业
-1.1 绪论
--1.1.2 作业
--1.1.3 讨论
-2.1 手糊基本原理
--2.1.2 作业
-2.2 树脂对纤维的润湿(上)
--2.2.2 作业
-2.3 树脂对纤维的润湿(下)
--2.3.2 作业
-2.4 手糊技术进展和典型应用
--2.4.2 作业
-3.1 RTM基本原理
--3.1.2 作业
-3.2 树脂渗流规律
--3.2.2 作业
-3.3 树脂流动模拟分析
--3.3.2 作业
-3.4 RTM技术发展和典型应用
--3.4.2 作业
-4.1 RFI基本原理
--4.1.2 作业
-4.2 RFI树脂膜体系
--4.2.2 作业
-4.3 树脂固化制度的确定和RFI典型应用
--4.3.2 作业
-5.1 VIMP基本原理
--5.1.2 作业
-5.2 树脂的粘度特性
--5.2.2 作业
-5.3 纤维预成型体的渗透特性和VIMP典型应用
--5.3.2 作业
-6.1 拉挤基本原理
--6.1.2 作业
-6.2 拉挤内脱模剂
--6.2.2 作业
-6.3 拉挤技术发展和典型应用
--6.3.2 作业
-7.1 缠绕基本原理
--7.1.2 作业
-7.2 缠绕线型规律
--7.2.2 作业
-7.3 缠绕工艺参数、技术发展和典型应用
--7.3.2 作业
-8.1 模压基本原理和模压料工艺性
--8.1.2 作业
-8.2 SMC片状模塑料
--8.2.2 作业
-8.3 模压关键工艺参数和典型应用
--8.3.2 作业
-9.1 概述
--9.1.2 作业
-9.2 PIP基本原理
--9.2.2 作业
-9.3 PIP关键步骤
--9.3.2 作业
-9.4 致密化和典型应用
--9.4.2 作业
-课程考试