Vezelversterkte polymeercomposieten worden vaak gebruikt als structurele componenten die worden blootgesteld aan extreem hoge of lage temperaturen. Deze toepassingen omvatten:
- Motoronderdelen voor auto's
- Lucht- en ruimtevaart en militaire producten
- Elektronische en printplaatcomponenten
- Olie- en gasapparatuur
De thermische prestaties van een FRP-composiet zullen een direct resultaat zijn van de harsmatrix en het uithardingsproces. Isoftaal, vinylesteren epoxyharsen hebben over het algemeen zeer goede thermische eigenschappen. Orthophthalic harsen vertonen meestal slechte thermische prestatie-eigenschappen.
Bovendien kan dezelfde hars enorm verschillende eigenschappen hebben, afhankelijk van het uithardingsproces, de uithardingstemperatuur en de uithardingstijd. Veel epoxyharsen hebben bijvoorbeeld een "nabehandeling" nodig om de hoogste thermische prestatie-eigenschappen te bereiken.
Een nabehandeling is de methode om gedurende een bepaalde tijd temperatuur toe te voegen aan een composiet nadat de harsmatrix al is uitgehard door de thermohardende chemische reactie. Een nabehandeling kan helpen bij het uitlijnen en ordenen van de polymeermoleculen, waardoor de structurele en thermische eigenschappen verder toenemen.
Tg - De glasovergangstemperatuur
FRP-composieten kunnen worden gebruikt in structurele toepassingen die hoge temperaturen vereisen, maar bij hogere temperaturen kan de composiet verliezen modulus-eigenschappen. Dit betekent dat het polymeer kan "verzachten" en minder stijf wordt. Het verlies aan modulus is geleidelijk bij lagere temperaturen, maar elke polymeerharsmatrix zal dat hebben een temperatuur waarbij het composiet, wanneer het wordt bereikt, overgaat van een glazige toestand naar een rubberachtig staat. Deze overgang wordt de "glasovergangstemperatuur" of Tg genoemd. (Gewoonlijk in gesprek "T sub g" genoemd).
Bij het ontwerpen van een composiet voor een structurele toepassing, is het belangrijk om ervoor te zorgen dat de Tg van de FRP-composiet hoger zal zijn dan de temperatuur waaraan deze ooit zou kunnen worden blootgesteld. Zelfs bij niet-structurele toepassingen is de Tg belangrijk omdat de composiet cosmetisch kan veranderen als de Tg wordt overschreden.
Tg wordt meestal gemeten met twee verschillende methoden:
DSC - Differentiële scanningcalorimetrie
Dit is een chemische analyse die energieabsorptie detecteert. Een polymeer heeft een bepaalde hoeveelheid energie nodig om over te schakelen, net zoals water een bepaalde temperatuur nodig heeft om over te gaan naar stoom.
DMA - Dynamische mechanische analyse
Deze methode meet de stijfheid fysiek wanneer warmte wordt toegepast, wanneer een snelle afname van de modulus-eigenschappen optreedt, is de Tg bereikt.
Hoewel beide methoden voor het testen van de Tg van een polymeercomposiet nauwkeurig zijn, is het belangrijk om dezelfde methode te gebruiken bij het vergelijken van één composiet of polymeer Matrix naar een ander. Dit vermindert variabelen en zorgt voor een nauwkeurigere vergelijking.