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你知道吗？固化过程中的小变化如何影响最终产品的性能？
固化是一种化学过程，通常在聚合物化学和工艺工程中使用，以通过聚合物链的交联来增强或硬化聚合物材料。尽管固化过程与热固性聚合物的生产密切相关，但该术语也可以应用于所有从液体溶液获得固体产品的过程，例如聚氯乙烯塑料悬浮液（PVC plastisols）中所使用的技术。
固化过程的最初阶段涉及单体和寡聚物在有或无固化剂的情况下进行反应，最终形成三维聚合物网络。
在反应的早期阶段，各种架构的分子支链开始形成，随着反应的进程，这些分子的分子量随时间不断增大，直到网络的大小等于系统的尺寸。系统不再具溶解性，粘度也会随之增加。与宏观网络共存的剩余分子，最终也会与网络反应，形成其他的交联。这一过程持续直到化学反应结束。
固化可以通过热、辐射、电子束或化学添加剂来诱导。根据国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）的定义，固化“可能需要或不需要与化学固化剂混合”。因此，固化大致分为两类：由化学添加剂引起的固化（也称为固化剂或硬化剂），以及在不使用添加剂的情况下进行的固化。
固化过程中的收缩是关键因素，通常希望控制在小范围内（例如2%到3%）。
在许多应用中，固化方法与树脂的特性密切相关。对于环氧树脂的固化，通常使用聚胺类的添加剂，这些聚胺能打开环氧树脂的环状分子。在橡胶的固化过程中，交联剂的加入则被称为硫化过程；硫在分解后形成硫化物交联，影响聚合物的刚性和耐久性。
不使用添加剂的固化过程，例如混凝土，则是通过硅酸盐交联形成的。在许多情况下，树脂以溶液或与热启动催化剂的混合物提供，这些催化剂在加热后会诱发交联。当树脂的粘度随着加热而减小时，随后会随着低聚物之间的相互连接而增加。这一阶段称为胶化，标志着树脂的微结构固定，并创造出对进一步固化的严重扩散限制。
因此，为实现树脂的玻璃化，通常需要在胶化后提高工艺温度。当催化剂接受紫外线辐射启动时，则称为UV固化。
固化监测是控制复合材料制造过程的关键组成部分，非流体材料的粘度是过程中最重要的变化之一。
固化监测依赖于监测各种物理或化学性质的变化。流变分析便是实现这一监测的简单方式，通过测量弹性模量的变化来评估固化程度。利用动态机械分析，可以测量储存模量（G'）和损耗模量（G）。随着时间进展，这些模量在特定点交叉，之后的G'和G"的速率开始减少，最终达到平台，标志着反应的结束。
除了流变分析外，热分析也是固化过程的监测方法之一。基于热释放的性质，固化过程中会释放出热量，这可用于评估交联反应的进行。此外， dielectrometry 和光谱分析等技术也可用于监测树脂固化过程中的变化，这些方法透过不同的参数变化如折射率、萤光和内部应变进行分析。
超声波分析则基于改变在材料中传播的超声特性，及时监测元件的机械性能变化。这些方法为固化过程提供了多方面的监测能力，可以提升最终产品的性能质量。
固化过程中的微小变化，无论是在物质结构还是在物理特性上的影响，最终都可能影响产品的性能和耐用性。这不仅关系到生产过程的控制，更在长远上关乎产品的市场表现。随着技术的进步，未来固化过程中的哪些微变化将变得更加重要呢？
