熱固
關注創建者：Deming 創建時間：2021-02-23
熱固的視頻教程
基于Abaqus的熱瞬態分析和熱固耦合分析（附CAE模型）
本套視頻詳細介紹了基于Abaqus的熱瞬態分析和熱固耦合分析的全過程，從幾何模型的創建到載荷約束的設置方法，非常詳細。
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熱固的實例教程
一旦反應完全，聚合物分子鍵結形成三維的網狀結構，這些交聯的鍵結將會阻止分子鏈之間的滑動，結果，熱固性塑料就變成了不熔化、不溶解的固體。
假如沒有發生裂解，即使加了熱也不能將它再軟化或再加工。熱固性塑料的性質可以想象成煮熟的蛋，蛋黃從液體變成固體，卻無法再轉變為液體。
熱固性塑料通常以液態的單體—聚合物混合料，或部份聚合的成形復合物販 賣。從尚未固化的狀態將熱固性塑料注入模穴，于加壓或未加壓條件下，以加熱或以化學混合物催化聚合以定形。
熱固性塑料通常添加礦物質、石灰、玻纖等填充料或強化物質以增強性質，例如收縮量的控制、耐化學性、防震性、絕緣性、隔熱性或降低成本。其結構之網目愈細，耐熱性和耐化學性也愈佳。環氧樹脂[f1]、酚醛樹脂都是常見的熱固性塑料。熱固性塑料經常應用于IC等產品。
展開 熱固性塑料通常以液態的單體—聚合物混合料，或部份聚合的成形復合物販賣。從尚未固化的狀態將熱固性塑料注入模穴，于加壓或未加壓條件下，以加熱或以化學混合物催化聚合以定形。熱固性塑料通常添加礦物質、石灰、玻纖等填充料或強化物質以增強性質，例如收縮量的控制、耐化學性、防震性、絕緣性、隔熱性或降低成本。其結構之網目愈細，耐熱性和耐化學性也愈佳。環氧樹脂[f1]、酚醛樹脂都是常見的熱固性塑料。熱固性塑料經常應用于IC等產品。后面將會以圖表形式提供樹脂供貨商所建議的熔膠與模具之建議溫度值。
熱固性材料由于其出色的力學性能、熱穩定性和耐化學性被廣泛地應用于航空航天、汽車、船舶和能源等各種產業中。然而熱固性材料的加工成型相對困難，大大限制了其應用。3D打印技術是近年來新興的先進加工手段，因其可快速高效地制造精細復雜的立體結構，方便個性化定制的特點，在諸多領域均展示出了良好的應用前景。如果能夠3D打印熱固性材料必將大大擴寬其應用。但是大多數熱固性材料的成型都需要一個較長的交聯過程，難以匹配3D打印連續化的制造方式。因此目前熱固性材料的3D打印主要限于光敏樹脂，對于大多數的熱固性材料尚不能進行有效的3D打印。
▲3D打印熱固性材料策略的設計理念及多樣化應用
東華大學纖維材料改性重點國家實驗室的游正偉教授團隊提出了一種新穎的策略，有效地解決了這一難題。相關成果以《一種3D打印熱固性材料的通用策略及其多樣化應用》(“A general strategy of 3D printing thermosets for diverse applications”)為題，發表于材料學領域著名學術期刊《Materials Horizons》。
該策略的核心是大家再熟悉不過的鹽，他們巧妙地將鹽粒和熱固性材料預聚物結合為復合打印墨水。在打印過程中鹽粒起到增稠劑的作用，保證順利打印成型；同時在熱固化過程中，鹽粒起到增強劑的作用，實現打印的三維立體結構在高溫高真空交聯過程中保形；固化成型后，鹽粒可以方便地被水溶解除去，從而又作為致孔劑獲得了多孔的結構。該策略具有良好的通用性，可以實現多種熱固性材料例如交聯聚酯、聚氨酯、環氧樹脂的直接擠出式3D打印，打印出來的結構還具有常規3D打印難以獲得的微孔。
以熱固性彈性體為例，開展了應用研究。利用打印彈性體對溶劑的大尺寸溶脹效應和微孔結構高效吸附與解吸作用，構建了可反復循環響應的氣體傳感器。
展開 熱固性樹脂具有優異的機械性能、熱學性能、尺寸穩定性、加工性能以及化學穩定性等，在電子封裝材料、復合材料、膠粘劑及涂料等領域都具有廣泛應用。然而由于高度化學交聯的三維網絡，熱固性樹脂很難回收，同時也影響了其下游產品包括碳纖維復合材料、電子產品等的回收。針對這個問題，馬松琪研究員等人近年來做了大量工作，他們通過分子設計，在熱固性樹脂的分子結構中引入可控降解結構和可逆共價鍵結構，以實現樹脂的易回收性，取得了系列進展（Prog. Polym. Sci., 76, 65-110, 2018；ACS Sustain. Chem. Eng.,5(6): 4683-4689, 2017；Macromolecules, 49(10), 3780–3788, 2016；Macromolecules, 48(19), 7127–7137, 2015）。
近日，寧波材料所馬松琪研究員等人以原料豐富、可持續的木質素衍生物香草醛為原料，合成了一種生物基三醛基單體，進而通過與二胺單體之間的席夫堿反應制備了系列希夫堿熱固性樹脂TFMP-M、TFMP-P、TFMP-H（如圖1）。由于希夫堿鍵的存在，該類熱固性樹脂展現出了優異的熱延展性，在180℃熱壓下，10分鐘內就可重新加工成型回收（如圖2），并且在重塑后，基主體化學結構能夠保持，力學性能沒有明顯的下降；同時可在溫和酸性條件下水解，實現了熱固性樹脂的降解以及單體的回收（如圖3）。同時該希夫堿熱固性樹脂解決了已報道的可延展性熱固性樹脂熱學、力學性能低的問題，玻璃化轉變溫度達～178℃，拉伸強度達～69MPa，拉伸模量達～1925MPa。并且在結構中引入了有機磷結構，解決了熱固性樹脂易燃的問題，所得希夫堿熱固性樹脂具有優異的阻燃性，垂直燃燒試驗達到了V-0和V-1級別，有限氧指數在30%附近。
展開 大綱
熱固性塑料在射出制程中的流動行為，過去未能獲得充分解釋。因此在充填階段，熱固性塑料和產品壁面之間是否存在壁滑移現象，仍是未知。本研究將介紹開姆尼茨工業大學的學生如何透過Moldex3D開發有效的方法，來預測充填階段高分子聚合物的壁滑移現象。并進一步產出可直接輸入Moldex3D材料庫的材料數據表，以仿真熱固性塑料射出成型制程的壁滑移邊界條件。
挑戰
探討熱固性塑料在充填時的壁滑移現象
創建材料數據，以執行熱固性塑料模擬
預測多種加熱速度下的流變和反應動力學的主曲線
解決方案
首先該團隊進行不同射出制程的實驗研究，發現酚醛聚合物和模具壁的交界面有嚴重的滑移，這是熱塑性材料不會出現的狀況。第二步，成功測量出熱固性射出成型復合物的流變和熱性質。第三步，該團隊以數值方法建立材料數據表，并預測在多種加熱速度下的黏性和硬化動力學主曲線，最后，該團隊將數據表輸入至Moldex3D的材料庫，以探究在考慮滑移邊界條件之下，射出成型制程的模擬結果。而實驗結果也顯示，熱固性塑料和模腔表面的交界面上有嚴重的滑移。
效益
驗證熱固性塑料射出成型中壁滑移現象的影響
比較熱固性和熱塑性材料的流動行為
創建了反映射出成型仿真的材料數據表
案例研究
開姆尼茨工業大學研究員Tran-Ngoc Tu博士欲研究熱固性材料(Vyncolit X655 PF-(GF+Mineral) 80%)在有壁滑移情型下的流動行為，并觀察充填過程中流動波前和膜腔壁表面之間的現象，結果顯示熱固性塑料有不穩定的流動波前(圖一)。
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作品名稱：基于LS-DYNA 流固熱耦合方法解決熱風焊接問題
作者： 周祝龍 | 奧托立夫(上海）汽車安全系統研發有限公司 高級仿真工程師
關鍵詞：LS-DYNA；ICFD-Structure-Thermal流固熱耦合；非絕熱過程；自適應網格；溫度分布
作者說
LS-DYNA功能強大，在汽車行業發揮著舉足輕重的作用，特別是在車輛碰撞、氣囊點爆等方面。
3、分析求解
多物理場分析能力增強，新增強熱固耦合分析，支持導入上游電磁、流體分析結果進行單向流熱固耦合分析。
工藝過程仿真能力增強，新增漸進式生死單元、移動熱源、路徑輔助函數等多項功能，可模擬3D打印、平行縫焊、切割等工藝過程仿真。
新增監控請求和計算監控功能，支持在求解過程中查看殘差、點位移等參數或變量，幫助用戶及時發現問題，提升工作效率。
全類型仿真分析，覆蓋核心需求：支持全尺度流場分析（穩態/瞬態、層流/湍流等）、全類型熱管理（共軛傳熱、自然/強制對流、輻射等）、多物理場耦合（流-固-熱-聲-運動聯動），還可實現多相流、旋轉機械、氣動噪聲、非牛頓流體等復雜場景仿真，同時支持與Altair? EDEM? 耦合，完成顆粒-流體系統仿真，滿足不同行業的個性化需求。
3.
壓縮成型能夠快速生產復雜的復合材料部件，Moldex3D支持許多不連續的且常用于壓縮成型的FRP材料，包含熱塑性材料GMT、LFT-G、LFT-D；也支持熱固性材料，例如SMC、BMC材料。
在封裝的過程中包含了微芯片和其他電子組件(所謂的打線)、熱固性材料的固化反應、封裝制程條件控制之間的交互作用。由于微芯片封裝包含許多復雜組件，故芯片封裝制程中將會產生許多制程挑戰與不確定性。常見的IC封裝問題如：充填不完全、空孔、金線偏移、導線架偏移及翹曲變形等。
復合材料設計與制造一體化仿真4個月前
為了普及復合材料成形工藝仿真分析技術，復合材料力學公眾平臺將于2026年1月24 日-1月25日在陜西西安舉辦為期兩天的第二期PAM-COMPOSITE復合材料成型工藝 仿真培訓班，此期培訓主要通過“理論+實操”講解基于PAM-COMPOSITE軟件對連續 纖維增強復合材料制件的成型工藝仿真， 包括纖維干布或預浸料的模壓成型仿真， 液 態模塑RTM成型仿真，熱固性樹脂的固化變形仿真以及片狀模塑料（SMC
利用Ansys Mechanical-CFD雙向熱固耦合仿真，配合Command方式寫入內應力及導入測試內聚力方式，在有效時間內測試多組設計方案，最終優化方案條件較安全應力值低，后續可作為設計參考依據，大幅節約了評估時間和成本。
在外殼中，來自電路板和電力電子產品的熱可通過緊固件和楔鎖直接傳遞至外殼或其它熱管理器件。
自由對流：最常見且最具成本效益的散熱機制是高溫物體周圍的空氣自然對流。由于熱空氣會因浮力的作用而上升，熱物體的熱能會進入空氣中，然后上升并離開部件，從而將較冷的空氣吸入，取代熱空氣。空氣是自由對流中最常見的流體，但在要求更嚴苛的應用中，會使用其它氣體和液體。
PAM-COMPOSITE是一款專業的復合材料制造工藝仿真軟件， 能夠為用戶提供 完整的設計、工藝仿真、性能預測解決方案，幫助用戶快速進行加工和設計，分
析和糾正可能通過制造工藝引入的缺陷， 支持預測連續纖維增強熱固性/ 熱塑性 樹脂基復合材料構件在制造過程中產生的殘余應力和變形，幫助用戶最小化生產 風險，提高產品質量。
備有熱塑性外殼和熱固性外殼2種類型。
還具有耐熱、抗追蹤性等，可滿足客戶的不同需求。
還備有直流開關用銦接點規格。
適用于有空間要求的開關場景。
代表產品4：圓柱標準型接近傳感器
可檢測磁性和非磁性金屬物體以及非金屬物體存在，可適應多樣的環境。
磁性金屬有無檢測的標準型。
