微波固化的基本原理

微波固化的基本原理

    微波是一種能量(而不是熱量)形式，但在介質(zhì)中可以轉化為熱量。材料對微波的反應可以分為四種情況：1)穿透微波；2)反射微波；3)吸收微波。4)部分吸收微波。

    一般在微波能加工領(lǐng)域中，所處理的材料大多是介貢材料，而介質(zhì)材料通常都不同程度地吸收微波能，介質(zhì)材料與微波電磁場(chǎng)相互耦合，會(huì )形成各種功率耗散從而達到能量轉化的目的。能量轉化的方式有許多種，如離子傳導、偶極子轉動(dòng)、界面極化、磁滯、壓電現象、電致伸縮、核磁共振、鐵磁共振等，其中離子傳導及偶極子轉動(dòng)是微波固化的主要原理。

微波固化是一種依靠物體吸收微波能將其轉換成熱能，使自身整體同時(shí)升溫的固化方式而完全區別于其他常規固化方式。傳統加熱固化方式是根據熱傳導、對流和輻射原理使熱量從外部傳至材料內部，熱量總是由表及里地傳遞進(jìn)行加熱材料，材料中不可避免地存在溫度梯度，故加熱的材料固化不均勻，致使材料出現局部過(guò)熱，影響固化質(zhì)量及反應過(guò)程，且固化速度慢，能耗高。微波固化技術(shù)與傳統加熱固化方式不同，它是通過(guò)被加熱材料內部偶極分子高頻往復運動(dòng)，產(chǎn)生“內摩擦熱”而使被加熱材料溫度升高，不須任何熱傳導過(guò)程，就能使材料內外部同時(shí)加熱、同時(shí)升溫，加熱速度快且均勻，僅需傳統加熱方式的耗能量的幾分之一或幾十分之一就可達到加熱的目的。

根據在單位時(shí)間單位體積的電介質(zhì)在微波中所產(chǎn)生的熱量(P)與電場(chǎng)強度(E)、頻率(f)及電介質(zhì)的介電損耗系數(tg8)之間的關(guān)系式：

     P= KfEEtan~i (1)

   式中的k常數，￡代表物質(zhì)的介電常數。

   從上式可以看出，物質(zhì)在微波場(chǎng)中所產(chǎn)生的熱量大小與物質(zhì)種類(lèi)及其介電杼l生有很大關(guān)系。一般來(lái)講，分子的極性越大，它的介電損耗因子越大，介電損耗角正切也越大，從而對微波吸收能力越大。目前，大部分的合成膠粘結劑分子中都含有大量的極性基團和較高的節電常數，具有一定的微波吸收能力?；蛘呖刹扇≡谀z結固化體系中加入高效微波吸收劑以提高微波吸收能力，這些為復合材料微波固化提供了理想的物質(zhì)基礎。