双酚A型环氧树脂紫外光固化工艺及其力学性能_刘博.pdf

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1、航空学报Ｍａｙ２５２０１４Ｖｏｌ．３５Ｎｏ．５１４２４－１４３２ＡｃｔａＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｅｔＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃａＳｉｎｉｃａＩＳＳＮ１０００－６８９３ＣＮ１１－１９２９／Ｖｈｔｔｐ：／／ｈｋｘｂ．ｂｕａａ．ｅｄｕ．ｃｎｈｋｘｂ＠ｂｕａａ．ｅｄｕ．ｃｎｄｏｉ：１０．７５２７／Ｓ１０００－６８９３．２０１３．０４２０双酚Ａ型环氧树脂紫外光固化工艺及其力学性能刘博，李勇＊，肖军，陈云雷，肖健南京航空航天大学材料科学与技术学院，江苏南京２１００１６摘要：为了推进紫外光固化技术在环氧树脂及其复合材料制备中的

2、应用，以双酚Ａ型环氧树脂Ｅ５１为基体，采用自行研制的紫外光设备固化，利用红外光谱法测定固化后树脂的固化度，研究了树脂体系中光引发剂和稀释剂含量对树脂固化速率的影响以及环氧树脂的紫外光固化特性，获得的树脂体系的最优配方为：双酚Ａ型环氧树脂Ｅ５１∶活性稀释剂６６０Ａ∶光引发剂１１７６＝１００∶１０∶５（质量比），并对紫外光固化树脂浇铸体的力学性能进行了测试，其拉伸强度和模量分别可达到３２．３４ＭＰａ和１．８０ＧＰａ，弯曲强度和模量分别为６０．６４ＭＰａ和１．７３ＧＰａ。结果表明，紫外光固化速率随树脂体系中光引发

3、剂含量的增加而上升，随活性稀释剂含量的增加先上升后下降；与传统热固化相比，紫外光固化不仅可以大幅度缩短树脂体系的固化时间，同时，制得的树脂浇铸体具有良好的综合力学性能。研究结果对紫外光固化技术在实际生产中的应用具有重要意义。关键词：环氧树脂；紫外光固化；阳离子光固化；红外光谱；力学性能中图分类号：Ｖ２５５＋．４；ＴＢ３２４文献标识码：Ａ文章编号：１０００－６８９３（２０１４）０５－１４２４－０９先进树脂基复合材料具有比强度、比模量高，只相当于热固化的１／５；③环境友好，紫外光固化可设计性强，抗疲劳强度和环境

4、稳定性好等独特基本不使用有机溶剂，其稀释用的活性单体也参与的优点，备受国内外航空、航天工业的青睐。目固化反应，基本上为１００％固含量，因此，减小了对前，先进树脂基复合材料的成型大多仍采用传统空气的污染、对人体的危害及发生火灾的危险性。的热固化工艺，该工艺固化周期长、能量消耗大，紫外光固化技术主要分为自由基光固化和阳且在外场条件下难以实现。因此，针对先进树脂离子光固化两种机理。自由基光固化具有固化速基复合材料开展新的成型工艺研究十分重要。度快、产物性能易于调节和固化膜表面性能优异紫外光固化技术作为一项节能和环

5、保型新技等优点。但是，自由基光固化也存在一些缺点，如［１－２］术，与其他固化方式相比，具有许多独特优势，固化深度浅，在氧气氛围中易阻聚、附着力差，在主要表现在以下３个方面：①速率快，液态的材料快速成型过程中成型件收缩严重等问题，因此限最快可在０．０５～０．１０ｓ的时间内固化；②费用制了其在一系列领域中的应用。低，紫外光固化仅需要用于激发光引发剂的辐射阳离子光固化是２０世纪７０年代末发展起来能，不像传统的热固化那样需要加热基质、材料等的新型固化技术，具有固化收缩小、不易被氧阻的热量，从而可节省大量的能源，其所

6、用能量大概聚、固化反应不易终止、适合厚膜及三维部件的固收稿日期：２０１３－０７－１４；退修日期：２０１３－０８－０２；录用日期：２０１３－１０－１４；网络出版时间：２０１３－１０－２９１７：１２网络出版地址：ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／１１．１９２９．Ｖ．２０１３１０２９．１７１２．００３．ｈｔｍｌ基金项目：国家科技支撑计划（２０１２ＢＡＡ０１Ｂ０２）＊通讯作者．Ｔｅｌ．：０２５－８４８９２９８０Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｙｏｎｇ＠ｎｕａａ．ｅｄｕ．ｃｎ引用格式：ＬｉｕＢ，ＬｉＹ，ＸｉａｏＪ，ｅ

7、ｔａｌ．ＵＶｃｕｒｉｎ－ｇｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｂｉｓｐｈｅｎｏｌＡｅｐｏｘｙｒｅｓｉｎ［Ｊ］．ＡｃｔａＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｅｔＡｓ－ｔｒｏｎａｕｔｉｃａＳｉｎｉｃａ，２０１４，３５（５）：１４２４１４３２．－刘博，李勇，肖军，等．双酚Ａ型环氧树脂紫外光固化工艺及其力学性能［Ｊ］．航空学报，２０１４，３５（５）：１４２４１４３２．－刘博等：双酚Ａ型环氧树脂紫外光固化工艺及其力学性能１４２５［３］化等优点，成为目前研究和开发的热门，国内外［４－７］已开展了广泛的研究

8、，目前主要集中在固化动力学、近紫外光及可见光固化以及该技术在涂料工业中的应用等方面。随着研究的深入，不同树脂基体的阳离子光固化受到了越来越多的重视，国内外开展了广泛［８－１０］的研究。对于目前常用的双酚Ａ型环氧树［１１］脂，杨光等以二苯基碘鎓六氟磷酸盐作为光引发剂，对紫外光固化树脂体系及其复合材料进行了研究，制备出了具有良好力学性能的玻纤增强［１２］树脂基复合材料；何勇等对紫外光固化树脂涂层进行了研究，结果证明选