美国IBM公司研发非等温固化监测技术,揭示热固性材料介电与粘度相关性
2026-03-10 16:03
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美国IBM公司的研究人员近期开发了一种非等温固化监测技术,能够同时测量热固性材料在层压过程中的介电响应和粘度变化。这项技术通过微介电传感器嵌入流变仪实现,为优化热固性加工提供了新方法。

在非等温固化过程中,B阶预浸料加热至175°C时,粘度随温度升高先下降后上升。当材料通过玻璃化转变温度(Tg约50-60°C)时,粘度急剧降低;随着交联反应开始,粘度达到最小值后迅速增加。这一过程对热固性材料加工至关重要,直接影响层压质量。

20世纪80年代初,麻省理工学院Steve Senturia教授团队引入微介电计,推动了介电测量技术的发展。IBM研究人员在此基础上,使用叉指式梳状电极配置的微介电传感器,将其嵌入流变仪的可丢弃铝板中,实现了同时测量。传感器小巧,可嵌入工艺工具,材料固化时软化覆盖电极,便于监测。

实验采用预浸料粉末模压的致密树脂圆盘确保良好电极接触。对双马来酰亚胺三嗪环氧树脂体系进行测量,介电损耗因子和复数粘度作为时间函数绘制。结果显示,介电损耗因子在玻璃化转变区域出现肩峰,在粘度最小值附近达到最大值,并在固化后期显示肩峰,与粘度上升同步。

进一步分析表明,介电损耗因子在多个频率下测量,揭示偶极弛豫的频率依赖性。对于氰酸酯树脂体系,不同加热速率下,损耗因子超过最大值后出现峰值,指示玻璃化转变发生。当固化温度低于完全固化Tg时,Tg等于固化温度可能导致“反向”玻璃化转变,偶极弛豫峰被观察到。

这项非等温固化监测技术由IBM在美国研发,通过同时测量介电和粘度数据,帮助理解热固性材料固化行为,优化加工参数。相关研究发表在《Polymer Engineering and Science》等期刊,为工业应用提供参考。未来工作将探讨更多非等温固化结果,推动材料科学进展。

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