Termiska egenskaper hos kompositer

Fiberarmerade polymerkompositer används ofta som strukturella komponenter som utsätts för extremt hög eller låg värme. Dessa applikationer inkluderar:

• Fordonsmotorkomponenter
• Flyg- och militärprodukter
• Elektroniska komponenter och kretskort
• Olje- och gasutrustning

Den termiska prestanda för en FRP-komposit kommer att vara ett direkt resultat av hartsmatrisen och härdningsprocessen. Isoftals-, vinylester- och epoxihartser har i allmänhet mycket goda termiska egenskaper. Medan ortofthaliska hartser ofta uppvisar dåliga värmeegenskaper.

Dessutom kan samma harts ha väldigt olika egenskaper beroende på härdningsprocessen, härdningstemperatur och härdad tid. Till exempel kräver många epoxihartser en "efterhärdning" för att uppnå de högsta egenskaperna för termisk prestanda.

En efterhärdning är metoden för att tillsätta temperatur under en tidsperiod till en komposit efter att hartsmatrisen redan härdats genom den värmehärdande kemiska reaktionen. En efterhärdning kan hjälpa till att justera och organisera polymermolekylerna, vilket ytterligare ökar strukturella och termiska egenskaper.

Tg - Glasens övergångstemperatur

FRP-kompositer kan användas i strukturella tillämpningar som kräver förhöjda temperaturer, men vid högre temperaturer kan kompositen förlora modulegenskaper. Vilket betyder att polymeren kan "mjukas upp" och bli mindre styv. Förlusten av modul är gradvis vid lägre temperaturer, men varje polymerhartsmatris kommer emellertid att ha en temperatur som när kompositionen når den kommer att övergå från ett glasartat till ett gummiaktigt tillstånd. Denna övergång kallas "glasövergångstemperatur" eller Tg. (Ofta kallas i samtal "T sub g").

När du utformar en komposit för en strukturell applikation är det viktigt att se till att FRP-kompositens Tg är högre än temperaturen den någonsin skulle kunna utsättas för. Även i icke-strukturella applikationer är Tg viktigt eftersom kompositen kan förändras kosmetiskt om Tg överskrids.

Tg mäts vanligtvis med två olika metoder:

DSC - Differential Scanning Calorimetry

Detta är en kemisk analys som upptäcker energiabsorption. En polymer kräver en viss mängd energi till övergångstillstånd, precis som vatten kräver en viss temperatur för att övergå till ånga.

DMA - Dynamisk mekanisk analys

Denna metod mäter fysiskt styvhet när värme appliceras, när en snabb minskning av modulegenskaper uppstår har Tg uppnåtts.

Även om båda metoderna för att testa Tg för en polymerkomposit är korrekta är det viktigt att använda samma metod när man jämför en komposit eller polymermatris med en annan. Detta minskar variablerna och ger en mer exakt jämförelse.