复合材料加工

复合材料加工条件的选择对产品的最终性能有极为重要的影响。就纤维增强塑料而言，同样的纤维和树脂基体可能得到性能差别非常大的产品。有的可以承受很大的载荷，而有的可能在较小的载荷下就会发生破坏。这种性能上的差别与加工条件的选择有密切联系。合理的加工条件将导致好的界面粘接和小的残余应力, 从而赋予复合材料各种优良的性能。一般而言，树脂的粘较大，难以很好地浸润纤维，为了提高复合材料的界面性能，人们发明了单体反应物聚合方法加工纤维增强树脂基复合材料，如PMR－15、LaRC-200B等。由于加工过程中包含有反应过程，这使得加工条件的确定就更为复杂。传统的尝试法在确定加工条件时，不仅耗费人力物力，而且确定的加工条件在实际生产过程中也必须随时调整，这是非常不方便的。加工模拟的目的就是要在尽可能短的时间内得到一套合理的加工条件，如聚合反应过程中的升温速度、恒温时间以及真空度大小等等。
复合材料加工过程中发生的聚合反应是一个传热传质过程。不仅存在环境与体系间的能量传递，也包含着体系中挥发组份不断向外界扩散的质量传递。由于聚合物和纤维都是不良导热体，在温度的传递过程中必然存在温度分布。而温度分布的存在又会导致体系内部反应程度、粘度以及挥发组份分压随位置的不同而不同。我们采用有限元法进行数值求解，从计算结果中的温度、反应程度、粘度和挥发组份分压的等值线图中可以看出： 当温度从室温以10℃/min 升至200℃时, 在厚度方向，温度、反应程度、粘度和挥发组份分压都存在明显的梯度分布，这与体系较小的导热系数有关。当提高导热系数时，分布梯度减小。这些计算结果与实际情况是完全一致的。

中科院应用化学所利用FEPG进行了“聚酰亚胺复合材料反应加工过程的数值模拟”。

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