環(huán)氧樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)換溫度與電性能及應(yīng)力之間有什么聯(lián)系

1、環(huán)氧樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)換溫度與電性能及應(yīng)力之間有什么聯(lián)系，是不是Tg點越高就越好！目前，介電固化監(jiān)測已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于熱固性樹脂及其復(fù)合物的固化檢測中，可以獲得樹脂體系的固化速率和固化程度等信息。如今介電傳感器以及軟硬件的輔助設(shè)施已逐漸商業(yè)化，可用于更寬廣多樣的常規(guī)測試領(lǐng)域，可適應(yīng)更多的加工環(huán)境，如：高溫爐、壓力機以及高壓釜等設(shè)備。介電固化監(jiān)測是一種非常靈活的方法，除了可以應(yīng)用于實驗室測試外，還可以用于工藝線上模擬環(huán)境、真實環(huán)境下測試。測量原理用于介電固化監(jiān)測的傳感器通常有兩種：平行板電極和十指交叉式梳型電極（見圖一）。平行板電極是一種傳統(tǒng)幾何形狀的介電傳感器。樣品置于兩個導(dǎo)電平行板之間，在一側(cè)電極

2、上施加一定頻率的激發(fā)電壓，在另一側(cè)電極上檢測響應(yīng)信號。這一構(gòu)造的電極可以測試樣品的整體介電性能，廣泛的用于測試固體材料的介電性能，同時它還可以十分便利的放在密閉模具中進行固化監(jiān)測。十指交叉式梳型電極由兩個導(dǎo)電梳型電極和電絕緣性平面基材組成。樣品與傳感器表面緊密接觸，在一側(cè)電極上施加一定頻率的電壓，另一側(cè)電極測試信號。這種邊緣區(qū)域測試的位置非常接近傳感器樣品的界面區(qū)域，傳感器插入到樣品內(nèi)部的深度嚴格等同電極之間的寬度和電極之間的間距。進行介電測試時，在電極的兩邊施加正弦波電壓（通常在0.1Hz100Hz之間），產(chǎn)生相應(yīng)的正弦波動的電流。當(dāng)樣品中的帶電離子向極性相反的電極上移動時，材料中的偶極子也

3、會試圖在電場中重新定位。在激發(fā)頻率、電極面積、電極間距、響應(yīng)頻率的振幅和相位都知道的情況下，介電常數(shù)和介電損耗因子就能計算得到。通常，頻率是可測的，離子電導(dǎo)率可以通過多頻測試的損耗因子數(shù)據(jù)得到。由于離子電導(dǎo)率本質(zhì)上是材料中離子的移動能力，而離子移動能力的倒數(shù)在材料固化前與材料的粘度有關(guān)，在材料固化后與材料的硬度有關(guān)，因此離子電導(dǎo)率的倒數(shù)，即電阻（也可以說成離子粘度），與材料的粘度變化和硬度變化有關(guān)。使用耐高溫或耐高壓的靈活的遠程介電傳感器，介電固化監(jiān)測可在多種加工環(huán)境中進行。附著在輕薄可彎曲的帶狀電纜上（由聚酰亞胺或其他耐高溫材料組成）的十指交叉式梳型電極可以很方便的植入樣品的指定位置，也可以

4、放置在樣品表面。這些傳感器測試的是一個指定的區(qū)域，同樣也可以測試非常薄的涂覆層（最小厚度為一微米）。傳感器無論是平板型還是交叉梳型都有多種型號可選，有耐高溫、有耐磨（比如陶瓷）、還有可以直接固定在模具中。外部延伸出來的電纜可以使得測量器件與介電傳感器之間有一定的距離，最大距離為50m。與傳統(tǒng)固化技術(shù)比較介電性能與粘度比較環(huán)氧樹脂固化非等溫測試過程中的離子粘度數(shù)據(jù)（電阻單位是ohm-cm）與流變動力學(xué)光譜儀測試得到的粘度數(shù)據(jù)比較圖。二條曲線變化趨勢完全一致，在粘度出現(xiàn)最小值時和固化時（接近135min）兩者吻合的很好。固化到某一程度后，由于流變儀量程有限，測試不再提供有意義的數(shù)據(jù)，而介電固化檢測

5、儀由于使用介電方法測試得到離子粘度，所以能夠繼續(xù)監(jiān)測固化過程直到體系達到穩(wěn)定的固化狀態(tài)。這一圖例說明在傳統(tǒng)的機械粘度測試全程中機械粘度和離子粘度之間吻合很好。但是機械粘度測試量程局限，不能檢測固化全過程，介電固化檢測儀可以一直監(jiān)測到整個固化反應(yīng)結(jié)束為止。介電性能與玻璃化溫度比較顯示的是環(huán)氧樹脂等溫固化過程中測得的連續(xù)離子粘度曲線與實驗室差示掃描量熱儀（DSC）測試得到的不連續(xù)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）之間的比較。為了測試這一材料的 Tg 轉(zhuǎn)變，使用 12 個盛有環(huán)氧樹脂的坩堝在固定的溫度下固化不同的時間后進行測試。而介電固化監(jiān)測則是在傳感器表面涂覆相同的樣品放置在相同的固化溫度下固化300min

6、。Tg的增長和離子粘度的log值的變化趨勢完全一致，這說明在這個例子中，離子粘度的增長和環(huán)氧樹脂的物理屬性玻璃化溫度有一定的關(guān)聯(lián)。應(yīng)用領(lǐng)域在研發(fā)領(lǐng)域應(yīng)用平面交叉式電極可以測試涂層厚度薄至1um的涂覆層，這一技術(shù)對油漆涂料的干燥固化、熱固化以及紫外光固化等研究來說，作用非常大。氨基聚丙烯酸樹脂體系在四種光強度下的紫外固化曲線使用 DEA231 固化分析儀每隔55毫秒進行一次介電測試，內(nèi)嵌的兩個紫外燈提供了紫外光源，強度分別設(shè)置為 100W/100W、100W/200W、200W/200W和 300W/300W，用來比較光強對固化的影響。數(shù)據(jù)結(jié)果顯示紫外光強度越大，離子粘度的增長趨勢越大即離子移動

7、能力較弱，因此固化程度較高。在質(zhì)保領(lǐng)域應(yīng)用在聚酯塊狀成型和片狀成型工業(yè)中，介電固化監(jiān)測通常用于在產(chǎn)品成型加工之前和成形加工過程中對樹脂本體進行質(zhì)量控制。嵌入模具中的傳感器可測試每一批成型材料的固化行為，從而可以計算得到一個典型的澆鑄條件。舉例說明材料的儲存時間和儲存條件對材料加工性能的重要性。    顯示的是三種BMC塊狀成型材料的固化曲線，它們分別在 2（35°F）、21（70°F）、32（90°F）溫度下儲存六周。較高溫下儲存的樣品的離子粘度和離子粘度的微分變化都很緩慢，這表明該樣品呈現(xiàn)較慢的固化趨勢（可從離子粘度的延后、一階微分

8、的峰值延后以及一階微分的數(shù)值較低可以看出）。固化較慢的原因是由于材料長時間暴露在較高的溫度環(huán)境中從而導(dǎo)致了固化劑的流失。介電固化監(jiān)測儀的自動化軟件操作可以鑒別出這些臨界點數(shù)值，通過比較可以對材料的固化進行極限控制，給成型加工材料的質(zhì)量控制提供了一個快速、簡單而且節(jié)省效率的鑒定方法。產(chǎn)品監(jiān)控領(lǐng)域熱固性材料熱壓成型加工過程中存在很多可變因素，這些變數(shù)部分取決于壓力控制器停止工作后局部材料的固化時間，因此加工出來的成品可能會存在某些部分固化不完全而某些部分固化過度。植入模具中的介電固化監(jiān)測能夠檢測材料內(nèi)部出現(xiàn)的部分變數(shù)獲得最佳的脫模時間，經(jīng)過適當(dāng)?shù)墓に囌{(diào)整可獲得穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量，減少生產(chǎn)循環(huán)周期。&#

9、160;顯示SMC部件的熱壓固化周期曲線。離子粘度曲線隨著粘度變化，固化時出現(xiàn)固化區(qū)間。圖形顯示當(dāng)停止施壓后材料的粘度出現(xiàn)最小值，并保持最小值長達25秒，這時反應(yīng)抑制劑將會被消耗掉。然后材料進行快速固化，經(jīng)由觸發(fā)信號提示在最佳時間自動脫模。觸發(fā)信號由離子粘度數(shù)據(jù)得到（圖六中垂直虛線指示）。觸發(fā)點是由離子粘度曲線的一階微分（斜率）得到的。當(dāng)材料到達期望的固化狀態(tài)時離子粘度曲線的斜率可以提供準(zhǔn)確而且重現(xiàn)性好的檢測。具體的斜率數(shù)值取決于經(jīng)驗性測試，它與所期望的機械性能相關(guān)。每個周期中當(dāng)達到相同的固化狀態(tài)時儀器軟件會觸發(fā)設(shè)備將壓力打開以保證獲得穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量，減少加工周期。在其他加工過程中，離子粘度曲

10、線還可以控制其他信號，比如在高壓釜中加工某些高級復(fù)合物時可以控制壓力。樹脂合成、批量生產(chǎn)反應(yīng)監(jiān)測聚合物，無論是在實驗室合成還是在反應(yīng)釜中合成，其粘度的構(gòu)成都對它的性能起到關(guān)鍵性作用。現(xiàn)存的監(jiān)測聚合反應(yīng)工藝的方法大多數(shù)是需要取出樣品進行非在線測試，這就導(dǎo)致了實驗結(jié)果會延遲20分鐘到三十分鐘才能得到。而介電固化監(jiān)測在聚合反應(yīng)過程中可以連續(xù)監(jiān)測粘度的變化，節(jié)省了大量的時間。當(dāng)介電固化監(jiān)測到粘度值接近期望終點值時，再采用一個簡單的非在線測試來驗證產(chǎn)品是否達到合理的機械粘度。 顯示的是聚酯樹脂在實驗室玻璃容器中的聚合反應(yīng)過程。離子粘度樹脂和圓錐平板粘度計測試得到的聚合物粘度變化趨勢完全一致。同時，圖片中酸值數(shù)據(jù)與離子粘度成反比關(guān)系。這兩種關(guān)系表明介電固化監(jiān)測儀可以用來原位測試聚合反應(yīng)過程，降低樣品使用量，減少測試的次數(shù)。 對于熱固性樹脂及其復(fù)合物的固化行為表征而言，介電固化監(jiān)測儀是一種應(yīng)用十分廣泛的測試手段。介電固化監(jiān)測可以提供材料的