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

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Presentazione sul tema: "CHEMOREOLOGIA DELLE MATRICI TERMOINDURENTI Luigi Torre Dipartimento di Ingegneria Civile ed Ambientale, Università di Perugia, sede di Terni."— Transcript della presentazione:

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 cinetica di cura chemo- reologia comportamento viscoso ciclo di cura Cura isoterma Nucleazione e crescita dei vuoti formazione di vuoti flusso in mezzo poroso contenuto di resina Stoccaggio dei pre- impregnati e pratiche d azienda Cura non isoterma Caratteristiche del laminato curato (t,T) (,T) H(t,T) (t, ) (,T) (t,T)

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 allinterno 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 allinterno 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 Viscosità Modulo Riempimento CuraPost-Cura ProcessoFlusso (min.) Cura (min.) Post Cura (min.) Autoclave20150Opt. Pultrusione11Opt. Filament Winding 30120Opt RTM SMC31120 Chiusura stampoEspulsione GelFine ciclo Evoluzione della Viscosità e del modulo per un tipico processo di formatura Tempi tipici di flusso e cura per differenti processi di lavorazione dei compositi

8 Approccio Fenomenologico Cambiamento globale di alcuni parametri correlati con levoluzione della polimerizzazione senza tenere conto del meccanismo 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 H(t) tempo Calcolo dei dati sperimentali da i termogrammi DSC t

10 tempo temperatura T iso

11 Dati Sperimentali IsotermeDinamiche

12 Modelli Cinetici

13 Modelli Cinetici Controllo diffusivo, (la reazione si arresta per <1) m e n sono pseudo ordini di reazione K, K 1 e K 2 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 GELAZIONE: reticolazione del polimero durante la reazione di cura: formazione di un reticolo polimerico infinitamente esteso e insolubile

17 Passaggio successivo: correlazione di M w e M n con il grado di cura globale PROBLEMI: Meccanismi di reazione complicati Esatta composizione della resina sconosciuta (resine commerciali) 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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