环氧树脂固化成型过程的质量监控方法之动态监控固化工艺法

动态监控固化工艺法 主要是利用动态介电分析（DDA）技术自动跟踪监测树脂体系固化过程中介电性能(如电导、体积电阻率、电容、介电常数、介电损耗角正切等；以介电损耗角正切最有效)的变化；并采用与树脂固化特性相关的介电特性曲线作为选取各种工艺参数的依据。它不需要专门的试样，能直接在产品上测量。因此可以把实际产品固化过程中各个阶段的物理和化学变化情况，如实地反映到测试信号中。这样就可以及时地调整、控制固化过程的进行，通过监控固化的全过程采确保产品的高质量。
环氧树脂固化过程中介电性能的变化是由于环氧树脂中的极性基团在交变电场中反复取向和取向难易程度的变化而产生的。取向程度的难易与温度、电场频率（以上为外因）及聚合度、黏度(内因)等有关。聚合度和温度对黏度及偶极子的取向起着不同程度的相反作用。当温度和电场频率一定时，体系介电性能的变化就反映出其聚合度、黏度等状态的变化。固化初期温度低，树脂黏度大，极性基团取向运动困难，介电损耗小。随着温度的升高，树脂开始软化，极性基团活动增加，介电损耗逐渐增大。当温度进一步升高，黏度降低较大时，极性基团的运动变得容易了，所以介电损耗开始下降，在损耗曲线上出现第一个峰值。随着温度的继续升高和保温时间的延长，黏度和介电损耗降低到最小值。有利于胶液进一步浸渍纤维和充满模腔。随后，固化反应加快，聚合度增加，造成黏度增加，逐渐抵消了由于温升引起的黏度降低。当聚合度增加造成的黏度增加占了优势后，极性基团的运动逐渐变得困难，介电损耗和黏度开始上升。超过凝胶点后，交联网络已开始形成。黏度急剧增大，极性基团的取向运动愈来愈困难。最后导致介电损耗下降，出现了第二个峰值。并随固化程度的增加，其下降趋势逐渐趋向水平(常数)，这表明固化反应已基本结束。别选取A，B，C，D，E五个不同固化时间作加压点。压力为0.7LMPa，瞬时一次加全压。测定复合材料的短梁剪切强度(SB-SS)、弯曲强度(af)和孔隙率(v)等性能。
1）加压太早(A点)，黏度太小，胶液流失过多，致使孔隙率大，形成局部分层，短梁剪切强度低。
2）加压太迟(E点)，超过凝胶点，黏度已很大交联网络已形成，外加压力已不能把树脂和纤维压密实了。因此孔隙率很大，短梁剪切强度很低。
3）要获得孔隙率小、强度高的复合材料，应在凝胶前的适当时刻(C点)加压，方能使复合材料达到最佳性能。
4）在C点附近孔隙率和强度变化不大的区域内可找到一个加压带（区），在此范围内加压成型的复合材料的性能均较好。加压带的宽度根据材料性能容许波动范围来确定。显然，范围宽一点好，否则对加压点控制的要求太严，易出现质量波动。与加压带相对应的黏度范围就是在该工艺条件下最佳加压的黏度。
5）可用与加压带对应的tanδ值作为监控加压时机的信息。