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(zhuǎn)化為熱量。材料對微波的反應(yīng)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)材料與微波電磁場相互耦合，會形成各種功率耗散從而達到能量轉(zhuǎn)化的目的。能量轉(zhuǎn)化的方式有許多種，如離子傳導(dǎo)、偶極子轉(zhuǎn)動、界面極化、磁滯、壓電現(xiàn)象、電致伸縮、核磁共振、鐵磁共振等，其中離子傳導(dǎo)及偶極子轉(zhuǎn)動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(zhuǎn)換成熱能，使自身整體同時升溫的固化方式而完全區(qū)別于其他常規(guī)固化方式。傳統(tǒng)加熱固化方式是根據(jù)熱傳導(dǎo)、對流和輻射原理使熱量從外部傳至材料內(nèi)部，熱量總是由表及里地傳遞進行加熱材料，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(xiàn)局部過熱，影響固化質(zhì)量及反應(yīng)過程，且固化速度慢，能耗高。微波固化技術(shù)與傳統(tǒng)加熱固化方式不同，它是通過被加熱材料內(nèi)部偶極分子高頻往復(fù)運動，產(chǎn)生“內(nèi)摩擦熱”而使被加熱材料溫度升高，不須任何熱傳導(dǎo)過程，就能使材料內(nèi)外部同時加熱、同時升溫，加熱速度快且均勻，僅需傳統(tǒng)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(jù)在單位時間單位體積的電介質(zhì)在微波中所產(chǎn)生的熱量(P)與電場強度(E)、頻率(f)及電介質(zhì)的介電損耗系數(shù)(tg8)之間的關(guān)系式：

     P= KfEEtan~i (1)

   式中的k常數(shù)，￡代表物質(zhì)的介電常數(shù)。

   從上式可以看出，物質(zhì)在微波場中所產(chǎn)生的熱量大小與物質(zhì)種類及其介電杼l生有很大關(guān)系。一般來講，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(jié)劑分子中都含有大量的極性基團和較高的節(jié)電常數(shù)，具有一定的微波吸收能力?；蛘呖刹扇≡谀z結(jié)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(fù)合材料微波固化提供了理想的物質(zhì)基礎(chǔ)。