什么是热固性和复合材料的介电固化监测?

电介质固化监测，也称为电介质分析(DEA)，是唯一可以在真实工艺条件下实时量化复合材料或热固性固化状态的技术。因此，DEA可以在实验室中产生可以直接应用于制造领域的结果。

简而言之,缉毒局量化热固性材料的介电常数和电阻率;介电常数和电阻率都是材料的介电特性。

因此，由于固定偶极子的旋转，电阻率有一个频率相关的分量，而由于移动离子的流动，电阻率又有一个频率无关的分量。

为了简洁起见，通常称为直流电阻率，与频率无关的电阻率实际上扩展到一个频率范围，包括直流（0 Hz）。

频率无关电阻率是一种有用的材料探针，因为它与固化状态相对应。通过利用最佳频率，交流测量——不同于直流技术——可以处理电极极化引起的数据失真，并可以通过真空袋和释放膜工作。¹

这个词离子粘度（4)是频率无关电阻率的同义词。本文将使用离子粘度而不是更笨拙的frequency-independent电阻率和粘度而不是机械的粘度。

热固性固化特性

在大多数情况下，改变日志（4)与成胶前的粘度变化成正比，也与成胶后的模量变化成正比。因此，DEA可以在整个过程中观察治愈。

图1显示了具有单一温度斜坡和保持的固化热固性树脂的粘度和离子粘度之间的关系。最初，离子粘度随着温度的升高而降低，因为热固性树脂变得更流动，因此阻力更小。

反应物越热，反应速度就越快。在某个时间点，增加了离子粘度聚合引起的离子粘度降低，克服了温度升高引起的离子粘度降低。这一点是最小的离子粘度，也发生在大约最小粘度的时间。

当达到最小值后，离子粘度随着反应速度的加快而增大，物料粘度增大。在凝胶化阶段，随着交联和网络的形成，粘度迅速增加，直到无法测量。然而，离子粘度继续提供关于超过凝胶点的固化状态的数据。

随着未反应单体浓度的降低和交联范围的扩大，反应速率降低。因此，离子粘度的斜率也减小，最终当硫化完全停止时，离子粘度斜率为零。

图1．热固性固化用离子粘度和机械粘度。图片来源:Lambient Technologies。

图2显示了带有温度斜坡和保持的标准热固性固化的数据。

图2。热固性固化过程中的离子粘度和离子粘度斜率。图片来源：Lambient Technologies。

如图1和2所示，四个临界点定义了数据:

• CP(1) -用户定义的日志(4)用于检测物料流开始的液位。
• CP(2) -最小离子粘度检测最小粘度的时间。
• CP(3) -计程仪的拐点(4)检测最大反应速率的时间。CP（3）高度是反应速率的相对量度，CP（3）的时间通常用作与凝胶化相关的标志。
• CP（4）-用户定义的坡原木(4)来确定治疗的结束。

当加工条件是典型的等温时，响应有些不同，如图3所示。在这个例子中，CP(1)要么是无意义的，要么是在t = 0时出现的，一旦施加热量，当材料流动与传感器接触。此外，最小的离子粘度出现在t = 0或之后，因为固化立即开始。

对于等温固化，CP(3)和CP(4)在理论上与斜坡和保持条件相同。

图3．等温过程中热固性固化的离子粘度和离子粘度斜率。图片来源:Lambient Technologies。

DEA与其他性质的对应关系

图4、5和6展示了一些已发表研究的例子，其中离子粘度分别与粘度、玻璃化转变温度和声速进行了比较。

图4．粘度与电导率(离子粘度= 1/电导率)的环氧树脂。²图片来源:Lambient Technologies。

图5．碳纤维-环氧复合材料的电导率(离子粘度= 1/电导率)与玻璃化转变温度。^3.图片来源:Lambient Technologies。

图6。固化环氧玻璃纤维预浸料的电阻率（离子粘度）与声速。⁴图片来源:Lambient Technologies。

用户应始终确认离子粘度与材料的其他性能之间的关系，因为每种材料都是不同的。尽管如此,缉毒局补充了其他热分析方法，如动态力学分析（DMA）和差示扫描量热法（DSC），作为分析复合材料和热固性材料固化的有用工具。

工具书类

1. 应用说明AN2.39，“通过释放膜和真空袋进行交流和直流固化监测”，Lambient Technologies，马萨诸塞州剑桥
2. J. Simpson和S. Bidstrup，“等温环氧胺固化过程中的流变和介电变化”，高分子科学，B辑:高分子物理，第33卷，第1期，pp 55-62 (1.1995)欧洲杯线上买球
3. 陈建华，M.A.Octeau，M.Hojjati和A.Yousefpour，“使用介电传感器通过RTM制造的复合板的固化周期优化”，加拿大国家研究委员会，航空航天研究所，ICCM复合材料国际会议（2009年）欧洲杯足球竞彩
4. D. Shepard和K. Smith，“先进复合材料的超声固化监测”，传感器评论，第19卷第3期，第187-194页(1999)

这些信息来源于Lambient Technologies提供的材料。欧洲杯足球竞彩

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