Tepelné vlastnosti skelného přechodu

Vlákny vyztužené polymerní kompozity se často používají jako strukturální komponenty, které jsou vystaveny extrémně vysokým nebo nízkým teplotám. Tyto aplikace zahrnují:

• Součásti automobilových motorů
• Letectví a vojenské výrobky
• Součásti elektronických obvodů a desek plošných spojů
• Ropná a plynová zařízení

Tepelný výkon kompozitu FRP bude přímým výsledkem pryskyřičné matrice a procesu vytvrzování. Isophthalic, vinylestera epoxidové pryskyřice mají obecně velmi dobré tepelné vlastnosti. Zatímco orthoftalické pryskyřice nejčastěji vykazují špatné tepelné vlastnosti.

Stejná pryskyřice může mít navíc výrazně odlišné vlastnosti v závislosti na procesu vytvrzování, teplotě vytvrzování a době vytvrzování. Například mnoho epoxidových pryskyřic vyžaduje „následné vytvrzení“, aby pomohlo dosáhnout nejvyšších tepelných výkonových charakteristik.

Post-cure je metoda přidávání teploty po dobu do a kompozitní poté, co byla pryskyřičná matrice již vytvrzena termosetovou chemickou reakcí. Následné vytvrzení může pomoci vyrovnat a uspořádat polymerní molekuly, což dále zvyšuje strukturální a tepelné vlastnosti.

Kompozity FRP lze použít ve strukturálních aplikacích, které vyžadují zvýšené teploty, avšak při vyšších teplotách může kompozit ztratit vlastnosti modulu. To znamená, že polymer může „zjemnit“ a stát se méně tuhý. Ztráta modulu je postupná při nižších teplotách, nicméně každá matrice polymerní pryskyřice bude mít teplota, která, když se dosáhne, kompozit přejde ze sklovitého stavu do gumovitého Stát. Tento přechod se nazývá „teplota skelného přechodu“ nebo Tg. (Běžně se v rozhovoru označuje jako „T sub g“).

Při navrhování kompozitu pro strukturální aplikaci je důležité zajistit, aby Tg kompozitu FRP bylo vyšší než teplota, které by mohlo být kdy vystaveno. I v nestrukturálních aplikacích je Tg důležitý, protože kompozit se může kosmeticky změnit, pokud je Tg překročen.

Tg se nejčastěji měří pomocí dvou různých metod:

Jedná se o chemickou analýzu, která detekuje absorpci energie. Polymer vyžaduje určité množství energie do přechodových stavů, podobně jako voda vyžaduje určitou teplotu k přechodu na páru.

Tato metoda fyzicky měří tuhost při aplikaci tepla, když dojde k rychlému poklesu vlastností modulu, bylo dosaženo Tg.

Přestože jsou obě metody testování Tg polymerního kompozitu přesné, je důležité použít stejnou metodu při porovnání jednoho kompozitu nebo polymeru matrice jinému. To snižuje proměnné a poskytuje přesnější srovnání.