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CHEMOREOLOGIA DELLE MATRICI TERMOINDURENTI

CHEMOREOLOGIA DELLE MATRICI TERMOINDURENTI. Luigi Torre Dipartimento di Ingegneria Civile ed Ambientale , Università di Perugia, sede di Terni. Lavorazione di compositi avanzati a matrici termoindurente. Nucleazione e crescita dei vuoti. formazione di vuoti. cinetica di cura. Cura

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CHEMOREOLOGIA DELLE MATRICI TERMOINDURENTI

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Presentation Transcript

  1. CHEMOREOLOGIA DELLE MATRICI TERMOINDURENTI Luigi Torre Dipartimento di Ingegneria Civile ed Ambientale , Università di Perugia, sede di Terni

  2. Lavorazione di compositi avanzati a matrici termoindurente Nucleazione e crescita dei vuoti formazione di vuoti cinetica di cura Cura isoterma Cura non isoterma Stoccaggio dei pre- impregnati e pratiche d’ azienda Caratteristiche del laminato curato chemo- reologia ciclo di cura a(t,T) h(a,T) DH(t,T) T(t,a) h(a,T) a(t,T) comportamento viscoso flusso in mezzo poroso contenuto di resina

  3. Fattori che influenzano la lavorabilità di compositi a matrice polimerica • Viscosità della matrice • Temperatura di lavorazione • Pressione applicata • Grado di polimerizzazione • Grado di reticolazione • Grado di cristallinità

  4. Effetto della Temperatura sulla lavorabilità dei compositi polimerici • Degradazione e pirolisi • Cinetica di cura • Cinetiche di cristallizzazione • Viscosità • Profili di temperatura all’interno del laminato

  5. Effetto del grado di reazione sulla lavorabilità dei compositi polimerici • Peso molecolare del polimero • Reticolazione della resina • Consolidamento del laminato • Evoluzione del modulo e della viscosità • Profili di Temperatura all’interno del laminato • Comportamento ambientale del manufatto

  6. Effetto della viscosità della matrice sulla lavorabilità dei compositi • Velocità di degasaggio • Interazioni fibra matrice • Consolidamento del laminato • Avanzamento della reazione di reticolazione • Avanzamento del processo di cristallizzazione • Flusso di resina e riscaldamento viscoso • Tempo di lavorazione • Forze spingenti e fabbisogno energetico

  7. Evoluzione della Viscosità e del modulo per un tipico processo di formatura Chiusura stampo Espulsione Tempi tipici di flusso e cura per differenti processi di lavorazione dei compositi Cura Post-Cura Riempimento Modulo Viscosità Gel Fine ciclo

  8. Approccio Fenomenologico Cambiamento globale di alcuni parametri correlati con l’evoluzione della polimerizzazione senza tenere conto delmeccanismo di reazione DSC: Calorimetro differenziale a Scansione Approccio Meccanicistico Analisi della reazione di cura a livello Molecolare Sviluppo di modelli strutturali tramite analisi statistica FTIR: Fourier Transform Infrared Spectroscopy Analisi cinetica del processo di polimerizzazione

  9. DH H(t) Calcolo dei dati sperimentali da i termogrammi DSC t tempo

  10. tempo temperatura Calore di reazione misurato al DSC Test Isotermico DHi Test Dinamico DHr Tiso <Tgmax DHi < DHr

  11. Dati Sperimentali Isoterme Dinamiche

  12. Modelli Cinetici a a

  13. Modelli Cinetici a Controllo diffusivo, (la reazione si arresta per a<1) m e n sono pseudo ordini di reazione K, K1 e K2 hanno una dipendenza di tipo Arrhenius con la temperatura inoltre

  14. Viscosità e Temperatura Equazione WLF Tale equazione ci permette di considerare anche il procedere della reazione di cura: durante la reazione cambia infatti la Tg del materiale, funzione del peso molecolare (Fox 1955)

  15. Viscosità e peso molecolare Per macromolecole lineari

  16. Per macromolecole ramificate reticolazione del polimero durante la reazione di cura: formazione di un reticolo polimerico infinitamente esteso e insolubile GELAZIONE:

  17. Passaggio successivo: correlazione di Mw e Mn con il grado di cura globale  • Meccanismi di reazione complicati • Esatta composizione della resina sconosciuta • (resine commerciali) PROBLEMI: UTILIZZO RELAZIONI EMPIRICHE

  18. CONTRIBUTO MOLECOLARE: Dovuto alla reazione di cura CONTRIBUTO TEMPERATURA: considero sempre WLF Considerando per la Tg una dipendenza lineare dal grado di cura:

  19. (Kenny et. al. 1990)

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