摘要：熱固性樹脂是一種非常重要的高分子材料，在電子產(chǎn)品制造、建筑、汽車、航天航空等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。在制造復(fù)合材料中，半固化片作為預(yù)浸料而存在，其樹脂流動(dòng)性會(huì)極大影響復(fù)合材料的性能。在簡(jiǎn)要概述熱固性樹脂和半固化片的基礎(chǔ)上，明確了影響其流動(dòng)性的主要因素，最后提出一些提高流動(dòng)度的具體措施。

關(guān)鍵詞：熱固性樹脂；半固化片；樹脂流動(dòng)度；影響因素

作為一種廣泛應(yīng)用于制造領(lǐng)域的高分子材料，熱固性樹脂在其他能源或受熱作用下，其分子結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)不可逆化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)，極大影響了其化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)［1］。在制造復(fù)合材料期間，半固化片主要作為預(yù)浸料而存在，相應(yīng)樹脂流動(dòng)性會(huì)對(duì)復(fù)合材料性能產(chǎn)生重要影響。因此，為了更好地應(yīng)用熱固性樹脂，提高其在制造領(lǐng)域的使用率，有必要對(duì)影響其樹脂流動(dòng)性的關(guān)鍵因素進(jìn)行評(píng)判性分析。

1熱固性樹脂和半固化片概述

1.1熱固性樹脂

熱固性樹脂是一種非常重要的高分子材料，具有非常好的耐化學(xué)腐蝕特性，機(jī)械強(qiáng)度比較高，電絕緣性優(yōu)良等基本特征［2］。在其他能源作用下或受到熱的狀態(tài)影響，熱固性樹脂分子結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)不可逆化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)，進(jìn)而會(huì)極大干擾其化學(xué)性質(zhì)與物理性質(zhì)的活性。這種材料的穩(wěn)定性特征使其在制造電子產(chǎn)品、建筑、汽車與航天航空等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。

1.2半固化片

半固化片也被稱作預(yù)浸料，主要是將碳纖維、玻璃纖維等一些增強(qiáng)材料和熱固性樹脂之間混合后經(jīng)由一些處理工藝加工后所得到的。半固化片在制造復(fù)合材料領(lǐng)域中占有重要的地位，因?yàn)槠湓诋a(chǎn)品最終形成之前提供了增強(qiáng)材料和樹脂二者的預(yù)先組合。這樣可以對(duì)所形成復(fù)合材料的性能進(jìn)行優(yōu)化，提高產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量與效率，保證整個(gè)生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性與有效性。在生產(chǎn)半固化片期間，樹脂流動(dòng)度是需要對(duì)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)密控制的，它會(huì)對(duì)樹脂增強(qiáng)材料的實(shí)際浸潤(rùn)效果以及所制作復(fù)合材料最終性能產(chǎn)生極大影響。因此，對(duì)樹脂流動(dòng)度影響因素進(jìn)行分析和控制，有利于更好提高半固化片的生產(chǎn)實(shí)效性。

2熱固性樹脂半固化片樹脂流動(dòng)度的影響因素2.1溫度

溫度對(duì)半固化片樹脂流動(dòng)度的影響主要體現(xiàn)在分子運(yùn)動(dòng)能量與黏度變化方面。隨著溫度的不斷升高，樹脂黏度會(huì)相應(yīng)地降低，進(jìn)而可以增強(qiáng)其流動(dòng)性。因?yàn)闇囟壬咧螅瑯渲肿舆\(yùn)動(dòng)能量不斷增加，使得它們彼此之間相互作用力出現(xiàn)減弱變化，這就決定了高溫條件下的樹脂流動(dòng)度更大，也更容易進(jìn)行塑造。反之，在低溫條件下，樹脂黏度會(huì)相應(yīng)地增加，減弱了其實(shí)際的流動(dòng)度，進(jìn)而會(huì)展現(xiàn)出脆硬特性。但是在溫度過高條件下，樹脂也非常容易出現(xiàn)氧化反應(yīng)或分解反應(yīng)，影響其使用性能，嚴(yán)重的可能會(huì)完全喪失其固有性能。因此，在半固化片生產(chǎn)中必須充分考慮樹脂的熱穩(wěn)定性。

2.2壓力

壓力也能顯著影響樹脂的流動(dòng)度，具體影響機(jī)理：（1） 壓縮效應(yīng)。在外部壓力增大時(shí)，樹脂分子之間的距離會(huì)相應(yīng)減小，排列變得更加緊密，進(jìn)而樹脂體積會(huì)出現(xiàn)縮小變化，極大增強(qiáng)了其流動(dòng)度。這種壓縮效應(yīng)能夠降低樹脂黏度，使其更容易流動(dòng)；（2） 流動(dòng)驅(qū)動(dòng)力。壓力增加條件下會(huì)使得樹脂流動(dòng)驅(qū)動(dòng)力相應(yīng)增加，樹脂分子更容易克服內(nèi)摩擦力，這樣就可以進(jìn)行連續(xù)的流動(dòng)。如果壓力適當(dāng)，那么可以顯著改善樹脂流動(dòng)度，使它們對(duì)增強(qiáng)材料進(jìn)行更好浸潤(rùn)。（3） 剪切力作用。在加壓條件下，樹脂在剪切力作用下會(huì)減弱樹脂分子彼此之間的相互作用力，相應(yīng)黏度也可以得到降低，這樣樹脂流動(dòng)度也會(huì)大大提高。但是如果壓力過大，過大的剪切力會(huì)對(duì)樹脂分子結(jié)構(gòu)造成破壞，影響它們的固有性能。由此可見，通過對(duì)壓力進(jìn)行合理控制，可以顯著改善樹脂流動(dòng)度，對(duì)半固化片生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化。

2.3樹脂黏度

樹脂黏度是影響流動(dòng)度的內(nèi)在因素。樹脂黏度主要是指樹脂液體的黏滯阻力或內(nèi)摩擦力，這是對(duì)樹脂流動(dòng)性能進(jìn)行衡量的一個(gè)重要指標(biāo)，具體體現(xiàn)：（1） 內(nèi)摩擦力。樹脂黏度能夠?qū)渲肿又畠?nèi)的摩擦力進(jìn)行反饋，一般黏度越大，那么分子彼此之間具有更強(qiáng)的內(nèi)摩擦力，流動(dòng)中需要克服更大的阻力，流動(dòng)難度也會(huì)更大。如果樹脂黏度小，那么相應(yīng)流動(dòng)度則會(huì)更大。（2） 分子質(zhì)量與分布。分子質(zhì)量越大，那么分子彼此之間會(huì)具有更強(qiáng)的相互作用力，黏度也會(huì)更高。如果樹脂的分子質(zhì)量分布比較寬，那么小分子和大分子之間在混合情況下影響樹脂黏度穩(wěn)定性，進(jìn)而也會(huì)對(duì)其流動(dòng)度產(chǎn)生影響。

2.4增強(qiáng)材料

增強(qiáng)材料對(duì)樹脂流動(dòng)度的影響主要體現(xiàn)在與樹脂的浸潤(rùn)性上。（1） 良好的浸潤(rùn)性是樹脂能否順利通過材料表面的關(guān)鍵。如果增強(qiáng)材料具有比較低的表面能，或者樹脂具有相對(duì)較差的親和力，那么會(huì)使得樹脂在增強(qiáng)材料表面形成吸附或滯留，從而影響其流動(dòng)度，這就決定了在增強(qiáng)材料應(yīng)用中需要注意合理處理其表面的浸潤(rùn)性，如偶聯(lián)劑處理或粗化處理等等，以此能夠?qū)λ鼈兒蜆渲g的浸潤(rùn)性進(jìn)行提高，進(jìn)而降低其流動(dòng)阻力。（2） 界面粘接強(qiáng)度也會(huì)影響相應(yīng)流動(dòng)度。如果樹脂與增強(qiáng)材料之間具有過高的粘接強(qiáng)度，那么會(huì)造成樹脂流動(dòng)中伴有較大摩擦力，進(jìn)而影響了其流動(dòng)度。（3） 增強(qiáng)材料的結(jié)構(gòu)與形態(tài)也會(huì)對(duì)樹脂流動(dòng)度產(chǎn)生影響，如纖維增強(qiáng)材料能夠使得樹脂在沿著纖維維度或方向上的流動(dòng)度上表現(xiàn)較佳，而垂直于材料纖維方向的流動(dòng)性則相對(duì)較差。

2.5生產(chǎn)工藝

生產(chǎn)工藝對(duì)樹脂流動(dòng)度的影響不容忽視。合理的工藝條件可以有效地提高樹脂的流動(dòng)度。例如通過優(yōu)化預(yù)浸、加熱、加壓等工藝參數(shù)，可以顯著改善樹脂的流動(dòng)度，如預(yù)浸工藝中的壓力、溫度、時(shí)間等都可能會(huì)對(duì)樹脂在增強(qiáng)材料上面的流動(dòng)度與分布等產(chǎn)生極大影響。通過對(duì)預(yù)浸工藝進(jìn)行優(yōu)化，能夠使得樹脂更好地對(duì)增強(qiáng)材料進(jìn)行浸潤(rùn)，改善所制作半固化片的最終品質(zhì)。

3熱固性樹脂半固化片樹脂流動(dòng)度提升的具體措施3.1優(yōu)化溫度控制

鑒于溫度會(huì)對(duì)半固化片樹脂流動(dòng)度所產(chǎn)生的極大影響，從而可以在實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)生產(chǎn)溫度進(jìn)行合理調(diào)整，以此來改善樹脂黏度，提高其流動(dòng)度。在對(duì)溫度優(yōu)化控制中，主要可以采取如下一些具體措施：（1） 合理設(shè)定加工溫度?；跇渲卣髋c生產(chǎn)工藝要求，需要對(duì)加工的溫度進(jìn)行合理設(shè)定。一般通過提高加工溫度，可以對(duì)樹脂黏度進(jìn)行控制，從而改善其流動(dòng)度，但是過高溫度會(huì)使得樹脂出現(xiàn)氧化或分解問題，直接影響其固有性能，所以要注意在保證樹脂穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上選擇較高溫度進(jìn)行加工。（2） 合理調(diào)控溫差，保證預(yù)浸、加熱與加壓等這些關(guān)鍵工藝應(yīng)用環(huán)節(jié)中的溫度保持穩(wěn)定性與一致性，避免過大溫差而使得樹脂黏度出現(xiàn)波動(dòng)變化而影響其流動(dòng)性，這樣更可以保障半固化片質(zhì)量。（3） 控制冷卻速度。在冷卻期間，通過對(duì)冷卻速度進(jìn)行適當(dāng)控制，也可以對(duì)樹脂流動(dòng)度產(chǎn)生影響。如果冷卻速度較慢，那么樹脂有充足時(shí)間流動(dòng)與固化，加快樹脂流動(dòng)，所以在對(duì)樹脂流動(dòng)度進(jìn)行優(yōu)化期間可以選擇對(duì)冷卻裝置的風(fēng)速、溫度等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行合理調(diào)整。（4） 溫度循環(huán)控制?；谠摐囟瓤刂品椒梢栽诎牍袒庸て陂g保證溫度周期性變化，這種方法可以充分利用溫度變化造成的樹脂黏度波動(dòng)變化，從而加速其流動(dòng)，所以要注意對(duì)溫度循環(huán)頻率、幅度等參數(shù)進(jìn)行合理控制。（5） 熱傳導(dǎo)和對(duì)流強(qiáng)化。通過熱傳導(dǎo)和對(duì)流控制，可以改善溫度控制效果，如選擇具有良好導(dǎo)熱性能的散熱裝置與加熱元件，促進(jìn)樹脂中的熱量可以得到均勻傳遞，同時(shí)促進(jìn)對(duì)流也有利于加快樹脂內(nèi)部溫度交換，這對(duì)降低樹脂黏度也有積極意義。

3.2調(diào)整壓力參數(shù)

對(duì)壓力參數(shù)進(jìn)行調(diào)整也可以顯著改善半固化片樹脂流動(dòng)度。增加壓力可以降低樹脂黏度，改善流動(dòng)驅(qū)動(dòng)力與樹脂流動(dòng)度。在調(diào)整壓力參數(shù)中，可以采取如下舉措：（1） 合理設(shè)定加壓范圍。基于樹脂特性與加工工藝規(guī)定和要求，對(duì)加壓范圍進(jìn)行合理設(shè)定，具體可以通過實(shí)驗(yàn)的手段進(jìn)行確定，保證可以在不損壞樹脂的情況下使其獲得最佳的流動(dòng)度。（2） 壓力梯度控制。在加壓期間，基于壓力梯度控制措施的實(shí)施可以改善樹脂流動(dòng)均勻性。對(duì)壓力進(jìn)行層級(jí)增加有利于對(duì)樹脂黏度進(jìn)行控制，保證它們可以對(duì)增強(qiáng)材料進(jìn)行更好的浸潤(rùn)，同時(shí)也有利于規(guī)避過低或過高壓力情況對(duì)樹脂流動(dòng)度帶來的不利影響。（3） 動(dòng)態(tài)調(diào)整壓力?；趬毫?dòng)態(tài)調(diào)整的手段，主要是指結(jié)合半固化片加工中實(shí)際情況來動(dòng)態(tài)調(diào)整壓力值。通過對(duì)樹脂加工中參數(shù)與流動(dòng)狀態(tài)的變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，能夠?qū)ο鄳?yīng)壓力進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，同時(shí)也能夠更好適應(yīng)多變的樹脂流動(dòng)需求和復(fù)雜加工工藝條件。（4） 協(xié)同控制溫度與壓力。通過有效控制溫度和壓力，保障二者的協(xié)同作用順利發(fā)揮。在溫度保持一定范圍之內(nèi)的條件下，適當(dāng)增加壓力可以降低樹脂黏度，改善其流動(dòng)性。（5） 短時(shí)高壓處理。短時(shí)高壓處理工藝，就是在短時(shí)間之內(nèi)對(duì)樹脂施加較高壓力，借助快速處理可以對(duì)樹脂黏度進(jìn)行迅速降低，改善它們的流動(dòng)性，處理過程中要避免高壓處理時(shí)間較長(zhǎng)，否則容易破壞樹脂分子結(jié)構(gòu)。

3.3樹脂黏度改善

降低樹脂黏度是提高流動(dòng)度的直接有效方法，具體舉措如下：（1） 添加稀釋劑。在樹脂中摻加適量稀釋劑，可以對(duì)其黏度進(jìn)行改善。（2） 增加固化劑比例同樣能夠降低樹脂黏度，改善它們的流動(dòng)度，但是過量摻加固化劑會(huì)使得樹脂出現(xiàn)過早固化問題而影響其使用性能。固化劑配比的調(diào)整可以改善樹脂黏度，但要注意適度增加固化劑比例，控制樹脂黏度和改善其流動(dòng)度，同時(shí)也不能夠施加過量的固化劑。（3） 摻加增塑劑。摻加適量增塑劑可以對(duì)樹脂流動(dòng)度進(jìn)行有效改善，從而能更好地浸潤(rùn)相應(yīng)增強(qiáng)材料。（4） 選擇恰當(dāng)?shù)沫h(huán)氧樹脂。環(huán)氧樹脂種類不同，相應(yīng)黏度也有所不同，所以可以通過對(duì)環(huán)氧樹脂種類進(jìn)行合理選擇來改善其流動(dòng)度，保障半固化片生產(chǎn)的質(zhì)量。（5） 可以采取攪拌或攪動(dòng)的方式改善樹脂流動(dòng)性，不斷地減少它們彼此之間摩擦力來使它們更容易流動(dòng)。

3.4提高浸潤(rùn)性

增強(qiáng)材料與樹脂之間的浸潤(rùn)性對(duì)流動(dòng)度有重要影響。提高相應(yīng)浸潤(rùn)性能夠改善半固化片加工品質(zhì)。提高其浸潤(rùn)性可以采取如下措施：（1） 表面處理。通過處理增強(qiáng)材料的表面，可以改善它們和樹脂之間的浸潤(rùn)性，如表面改性處理、物理和化學(xué)處理等。對(duì)增強(qiáng)材料表面極性進(jìn)行改變，可以對(duì)其粗糙度進(jìn)行改善與增加，或者引入特定功能基因來改善其和樹脂之間的親和力，改善其浸潤(rùn)性。（2） 合理應(yīng)用偶聯(lián)劑。在增強(qiáng)材料和樹脂之間適當(dāng)?shù)厝谌肱悸?lián)劑，可以對(duì)界面粘連特性進(jìn)行改善，提高其浸潤(rùn)性。（3） 控制表面能。通過對(duì)增強(qiáng)材料表面能進(jìn)行控制也可以在一定程度上改善增強(qiáng)材料和樹脂之間的浸潤(rùn)性，如可以采取恰當(dāng)表面處理改善其表面能或選擇恰當(dāng)類型的增強(qiáng)材料等，這些都有利于改善其浸潤(rùn)性。（4） 優(yōu)化加工條件。在加工實(shí)踐中，可以通過對(duì)加工的時(shí)間、壓力與溫度等進(jìn)行優(yōu)化來改善其浸潤(rùn)性。基于適當(dāng)壓力與溫度控制，可以使得樹脂在增強(qiáng)材料表面更快速擴(kuò)散與流動(dòng)，同時(shí)配合加工時(shí)間控制也可以保證流動(dòng)時(shí)間的充足性。（5） 要優(yōu)化增強(qiáng)材料結(jié)構(gòu)，如借助纖維增強(qiáng)材料能夠?qū)w維的排列方式進(jìn)行改善，或者對(duì)增強(qiáng)材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)等，這都有利于改善樹脂流動(dòng)度。

3.5優(yōu)化加工工藝

優(yōu)化工藝是提高熱固性樹脂半固化片樹脂流動(dòng)度的有效手段之一，具體優(yōu)化舉措如下：（1） 優(yōu)化預(yù)浸工藝。預(yù)浸工藝是樹脂與增強(qiáng)材料初步混合和浸漬的過程。優(yōu)化預(yù)浸工藝，控制浸漬溫度、時(shí)間和壓力等參數(shù)，可以促進(jìn)樹脂更好地浸潤(rùn)增強(qiáng)材料表面，減小流動(dòng)阻力。（2） 選用合適的加工設(shè)備。選用具有高效混合和分散功能的加工設(shè)備，可以更好地將樹脂與增強(qiáng)材料混合均勻，減少流動(dòng)阻力。同時(shí)，設(shè)備的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)也會(huì)影響樹脂的流動(dòng)性能。（3） 改進(jìn)加熱方式。采用合適的加熱方式，如紅外加熱、微波加熱等，可以更均勻地加熱樹脂，降低黏度，提高流動(dòng)性。同時(shí)，合理控制加熱溫度和時(shí)間，避免過熱或時(shí)間過長(zhǎng)導(dǎo)致樹脂分解或性能下降。（4） 引入新型加工技術(shù)。采用新型加工技術(shù)，如超聲波振動(dòng)、磁場(chǎng)輔助等，可以減小樹脂內(nèi)部的摩擦力，促進(jìn)流動(dòng)。這些技術(shù)可以應(yīng)用于樹脂的混合、浸漬和固化等工藝環(huán)節(jié)，有效提高樹脂的流動(dòng)性能。

4結(jié)語(yǔ)

熱固性樹脂半固化片的樹脂流動(dòng)度對(duì)其在復(fù)合材料制造中的應(yīng)用具有重要影響。通過對(duì)溫度、壓力、黏度、增強(qiáng)材料和生產(chǎn)工藝等因素的分析研究，可以深入了解影響流動(dòng)度的因素，并采取有效措施提高流動(dòng)度［3］。這對(duì)于優(yōu)化半固化片的生產(chǎn)工藝、提高復(fù)合材料的性能具有重要的實(shí)際意義和理論價(jià)值。

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作者簡(jiǎn)介：王維維，女，湖北黃岡人，工程師，本科，研究方向：復(fù)合材料。