低轮廓不饱和聚酯树脂收缩控制机理及固化应力的研究

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1、摘要近年来，随着高性能低成本先进复合材料的发展，低温液体模塑成型工艺(LCM)引起了广泛关注。然而．高温低轮廓添加剂(LPA)的热膨胀机理不适用于低温成型工艺，详尽的低温LPA机理尚待深入研究。论文根据LCM技术发展的需求，对加入LPA的不饱和聚酯(uP)树脂体系中低温固化收缩控制机理进行系统的研究，重点对UP／LPA／苯乙烯体系的相分离和结构形成机理和固化应力进行了研究，进而提出低收缩机理，以突破LCM工艺应用的关键技术和难点。固化过程中UP／LPA／苯乙烯体系的一个重要特征就是形成两相结构(富LPA相和富UP相)。文中对不同含量LPA的UP树

2、腊中低温固化时的相分离过程进行了研究，依据体系的可混合性和反应动力学。发现样品结构的形成遵循相同的路线，在不同的阶段停止可能形成不同的结构类型。两个重要的因素一富LPA相的体积分数和相分离的周期，即相分离开始和凝胶之间的时间，决定了样品的最终结构以及微观结构形成过程可进行的程度，而LPA禽量的变化影响了相分离周期和富LPA相的体积分数。文中研究了在低轮廓不饱和聚酯树脂体系凝胶后固化时的一维固化应力及低收缩对固化应力的影响，发现LPA对于减小uP树腊体系的固化收缩应力具有明显的效果，LPA的含量、温度及LPA的类型对固化应力的产生和发展均有较大的影

3、响。通过对体积收缩和固化应力的研究，发现收缩与固化应力形成和发展的关系是非线性的。在上述实验研究基础上，提出了低轮廓不饱和聚酯树脂中低温固化的收缩控制机理。UP／LPA，苯乙烯体系的低轮廓效果有两个主要的步骤决定：相分离和微孔形成。低轮廓不饱和聚酯树脂在低温固化时的反应主要可以分为六大步；引发。旋节分离，(晶粒)粗化长大，连接和成长，凝胶和微孔形成。掌握LPA的机理不仅使LCM工艺无须依靠试差法，还可为新型LPA的合成与制备提供材料设计指导。论文的研究将为LCM制备技术奠定理论基础，对促进高性能低成本先进复合材料的广泛应用具有重要的意义。关键词：

4、不饱和浆酯树脂，低轮廓添加剂，相分离，固化应力，低轮廓机理ABSTRACTInrecentyears，LiquidCompositeMoulding(LCM)processhasbeenfocusedwidelywiththedevelopmentofadvancedcomposites、vithlli出qualityandlowcost．However,theheat—expansionmechanismoflowprofileadditives(LPA)athightemperatureisnotfitformoldingpmcessesat

5、lowtemperature，whichmeansthatthedetailedmechanismatlowtemperaturestillneedtobestudied．AccordingtothedevelopmentofLCM，theshrinkagecontrolmechanismofUnsaturatedPolyester(UPlresinsystemwithLPAduringcuringatlow-mediumtemperaturewasinvestigatedsystemicallyinthispaper．Basedonphases

6、eparation，structureformationandcuringshrinkagestressesinUP／LPA／styrenesystem，thelowshrinkagemechanismwasproposedtobreakthroughthekeytechniquesdifficultiesinLCMapplication．OneoftheimportantfeaturesduringthecureofUP／LPA／styrenesystemistheformationofatwo—phasestructure(LPA-richp

7、haseandUP—richphase)．Inthisstudy，thephaseseparationprocessduringthecureofUPresinswithLPAwasinvestigated．ItiSfound也atthestructureformationfollowedthesamerouteintermsofthesystemmiscibilityandreactionkinetics，whilecouldendatdifferentstageswhichresultedindifferentstructures．Twoke

8、yfactors，thevolumefractionoftheLPA-richphaseandthephaseseparationper