Reologisk och termisk karakterisering av en epoxidharz under aushärtning

Claire Strasser, NETZSCH-Gerätebau GmbH

Zweikomponenten-Epoxidharze werden durch Mischen eines Härters (z. B. eines Diamins) mit einem Epoxidmonomer hergestellt. Genom en temperaturstigning blir en Aushärtungsreaktion eingeleitet eller beschleunigt, vid vilken de reaktiva grupperna av Harz och Härter miteinander reagerar och ett tredimensionellt nätverk bildas. Därmed förvandlas materialet från en bearbetad flytande harpiks till ett strukturerat fast ämne.

Under reaktionen kan epoxidsystemen genomgå två huvudövergångar: Gelering och Vitrifikation. Gelering är den irreversibla övergången från en viskös vätska till en viskoelastisk gel. Vid vitrifiering övergår Harzen från ett gummiartat till ett glasartat tillstånd. Denna reversibla omrörning sker när glasövergångstemperaturen (som ökar med utjämningsgraden) och materialtemperaturen ökar. Båda överskridandena påverkar materialets fysikaliska egenskaper och Aushärtningsgraden, så att de måste beaktas i processen.

I detta föredrag undersöks en Zweikomponenten-Epoxidharz under Aushärtningen. DSC (Differential Scanning Calorimetry)-mätningar genomförs för att modellera reaktionens kinetik. Denna kinetiska modell beaktar den diffusionskontrollerade reaktionen i närheten av glasövergångstemperaturen. Vitrifikationskurvan beräknas med hjälp av temperaturmodulerade dynamiska DSC-mätningar. Dessutom genomförs isoterma och dynamiska mätningar med rotationsreometern för att bestämma gelierkurvan. Med hjälp av resultaten upprättas ett TTT (Time-Temperature-Transformation)-Diagram.