Determination of volume changes during cure via void elimination and shrinkage of an epoxy prepreg using a quartz dilatometry cell

• Autorzy: Bilyeu, B. , Brostow, W. , Menard, K. P.

Warianty tytułu

PL

Oznaczanie za pomocą kwarcowego naczynka dylatometrycznego zmian objętości towarzyszących utwardzaniu prepregu epoksydowego, spowodowanych zanikiem pustych przestrzeni i skurczem

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Volumetric changes were eliminated in processing of a glass fiber reinforced epoxy prepreg; two components from void elimination and the crosslinking reaction itself were isolated. A quartz dilatometry cell inside a Thermomechanical Analyzer (TMA) was used to measure the volume changes. Compression was applied at a temperature higher than the resin glass transition temperature to isolate the void elimination volume change, whereas the change due to reaction shrinkage was observed at a longer time at the cure temperature. Uniaxial and biaxial composite prepregs were studied. Each sample exhibited an approximately 0.5% volume change due to crosslinking. Void elimination varied with temperature, pressure and fiber orientation. Several interesting trends are evident in the present results. Higher pressure results in higher void elimination. Lower cure temperatures produce higher void elimination, except that high temperatures show some increase due to low viscosity before curing locks in the structure. Bia-xially oriented fibers show higher void elimination than do uniaxial at low cure temperatures, but at higher temperatures the values are similar. The volume changes due to void elimination in the composites examined varied from 6% [biaxial, 100°C, 10 psi (ca. 0.07 MPa)] to 1% [uniaxial, 160"C, 5 psi (ca. 0.035 MPa)].

PL

Zbadano zmiany objętościowe występujące podczas przetwórstwa prepregu epoksydowego wzmacnianego włóknem szklanym. Wyodrębniono dwa składniki tych zmian: wyeliminowanie pustych przestrzeni i skurcz wywołany usieciowaniem. Do pomiaru zmian objętości zastosowano analizator termomechaniczny (TMA) z kwarcowym naczyńkiem dylatometrycznym. Ściskanie prowadzono w temperaturze wyższej od temperatury zeszklenia żywicy, aby wyodrębnić zmiany objętości spowodowane przez usunięcie pustych przestrzeni Zmianę objętości towarzyszącą skurczowi reakcyjnemu obserwowano w dłuższym okresie czasu, w temperaturze utwardzania. Zbadano prepregi kompozytowe o jedno- i dwuosiowej orientacji włókien wzmacniających. W każdej próbie zmiana objętości towarzysząca usieciowaniu wynosiła ok 0,5% (rys. 3). Zmiana objętości powodowana zanikiem pustych przestrzeni zależała od temperatury, ciśnienia i rodzaj orientacji -włókien (rys. 4). Większe ciśnienie oraz niższa temperatura utwardzania prowadziła do zwiększenia tego drugiego rodzaju zmian objętości. Jednakże i w wyższej temperaturze następował pewien wzrost tej zmiany wskutek zmniejszenia lepkości zanim bloki strukturalne uległy utwardzeniu. W niższej temperaturze próbki z włóknami zorientowanyn dwuosiowo miały wyższy stopień zaniku pustych przestrzel niż próbki z włóknami zorientowanymi jednoosiowo; w wyższej temperaturze obydwa rodzaje próbek zachowywały się i sposób zbliżony. Zmiany spowodowane zanikiem pustych przestrzeni w badanych kompozytach wynosiły od 6' (włókna zorientowane dwuosiowo, temperatura 100°C, ciśnienie 10 psi, czyli ok. 0,07 MPa) do 1% (włókna zorientowane jednoosiowo, temperatura 160°C, ciśnienie 5 psi, czyli o 0,035 MPa).

Słowa kluczowe

PL

prepregi epoksydowe; utwardzanie; dylatometria; analizator termomechaniczny; skurcz reakcyjny

EN

quartz dilatometry cell; thermomechanical analyzer; volume changes; void elimination and shrinkage of epoxy prepregs

• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2001
• Tom: T. 46, nr 11-12
• Strony: 799-802
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz.

Twórcy

autor

Bilyeu, B.

autor

Brostow, W.

autor

Menard, K. P.

• Laboratory of Advanced Polymers and Optimized Materials (LAPOM) Department of Materials Science University of North Texas Denton, TX 76203-5310, USA,