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你知道嗎？固化過程中的小變化如何影響最終產品的性能？
固化是一種化學過程，通常在聚合物化學和工藝工程中使用，以通過聚合物鏈的交聯來增強或硬化聚合物材料。儘管固化過程與熱固性聚合物的生產密切相關，但該術語也可以應用於所有從液體溶液獲得固體產品的過程，例如聚氯乙烯塑料懸浮液（PVC plastisols）中所使用的技術。
固化過程的最初階段涉及單體和寡聚物在有或無固化劑的情況下進行反應，最終形成三維聚合物網絡。
在反應的早期階段，各種架構的分子支鏈開始形成，隨著反應的進程，這些分子的分子量隨時間不斷增大，直到網絡的大小等於系統的尺寸。系統不再具溶解性，粘度也會隨之增加。與宏觀網絡共存的剩餘分子，最終也會與網絡反應，形成其他的交聯。這一過程持續直到化學反應結束。
固化可以通過熱、輻射、電子束或化學添加劑來誘導。根據國際純粹與應用化學聯合會（IUPAC）的定義，固化“可能需要或不需要與化學固化劑混合”。因此，固化大致分為兩類：由化學添加劑引起的固化（也稱為固化劑或硬化劑），以及在不使用添加劑的情況下進行的固化。
固化過程中的收縮是關鍵因素，通常希望控制在小範圍內（例如2%到3%）。
在許多應用中，固化方法與樹脂的特性密切相關。對於環氧樹脂的固化，通常使用聚胺類的添加劑，這些聚胺能打開環氧樹脂的環狀分子。在橡膠的固化過程中，交聯劑的加入則被稱為硫化過程；硫在分解後形成硫化物交聯，影響聚合物的剛性和耐久性。
不使用添加劑的固化過程，例如混凝土，則是通過硅酸鹽交聯形成的。在許多情況下，樹脂以溶液或與熱啟動催化劑的混合物提供，這些催化劑在加熱後會誘發交聯。當樹脂的粘度隨著加熱而減小時，隨後會隨著低聚物之間的相互連接而增加。這一階段稱為膠化，標誌著樹脂的微結構固定，並創造出對進一步固化的嚴重擴散限制。
因此，為實現樹脂的玻璃化，通常需要在膠化後提高工藝溫度。當催化劑接受紫外線輻射啟動時，則稱為UV固化。
固化監測是控制複合材料製造過程的關鍵組成部分，非流體材料的粘度是過程中最重要的變化之一。
固化監測依賴於監測各種物理或化學性質的變化。流變分析便是實現這一監測的簡單方式，通過測量彈性模量的變化來評估固化程度。利用動態機械分析，可以測量儲存模量（G'）和損耗模量（G）。隨著時間進展，這些模量在特定點交叉，之後的G'和G"的速率開始減少，最終達到平臺，標誌著反應的結束。
除了流變分析外，熱分析也是固化過程的監測方法之一。基於熱釋放的性質，固化過程中會釋放出熱量，這可用於評估交聯反應的進行。此外， dielectrometry 和光譜分析等技術也可用於監測樹脂固化過程中的變化，這些方法透過不同的參數變化如折射率、螢光和內部應變進行分析。
超聲波分析則基於改變在材料中傳播的超聲特性，及時監測元件的機械性能變化。這些方法為固化過程提供了多方面的監測能力，可以提升最終產品的性能質量。
固化過程中的微小變化，無論是在物質結構還是在物理特性上的影響，最終都可能影響產品的性能和耐用性。這不僅關係到生產過程的控制，更在長遠上關乎產品的市場表現。隨著技術的進步，未來固化過程中的哪些微變化將變得更加重要呢？
