紫外光快速固化环氧树脂及其复合材料研究

摘要

紫外光固化技术是一项环境友好的绿色技术，它完全符合“4E原则”，即Energy(节能)、Ecology(环境友好)、Economy(经济)、Excellent finishing of radiation curing(性能优异)，因此对它的研究和应用日新月异。紫外光固化技术目前已广泛应用在涂料、油墨、粘合剂、印刷板材、电子工业、微细加工和快速成型等许多领域，用于树脂基复合材料的固化是近来又一新的发展方向。 本文主要研究了三种阳离子光引发剂的紫外吸收光谱和三种环氧树脂的固化速率，并探讨了稀释剂、光敏促进剂等对光固化速率及体系转化率的影响，光敏树脂体系在不同光引发剂浓度、不同辐射时间、不同照射距离、不同环境温度下的固化特性，光敏树脂体系在不同辐射时间、不同环境温度、不同光引发剂浓度下的后固化特性。用红外扫描跟踪紫外固化过程中环氧基团吸收峰的变化率，分析紫外固化过程中固化速率的变化。另外还研究了紫外光固化和热固化两种固化方式下环氧树脂及其复合材料的力学性能以及活性稀释剂含量对光固化环氧树脂力学性能的影响。为今后紫外光快速固化技术在复合材料中的应用积累了一定的理论依据。 结果表明：由硫鎓盐类阳离子光引发剂831、缩水甘油醚类环氧树脂CYD-128组成的光敏体系固化速率最快。光引发剂的用量不仅对固化速率存在一个最佳值，而且在试样的固化厚度上存在一个最佳值，提高引发剂用量能提高固化速率，但过高的引发剂浓度会导致试样底部固化不足；延长辐射时间和提高入射光强度可以提高试样底部树脂层的固化程度，可以在一定程度上提高试样的固化厚度，根据树脂固化后不同深度处的巴氏硬度所做的曲线正好符合由Beer—Lambert定律推导的引发剂浓度和固化厚度的关系。提高引发剂用量、延长辐射时间和升高环境温度有利于体系后固化更好的进行。以831为引发剂的光固化试样的拉伸性能和弯曲性能与热固化试样相当，但是光固化复合材料试样的层间剪切性能比热固化复合材料试样的层间剪切性能差很多。 本文还对自由基-阳离子混杂固化光敏树脂体系进行了探索性研究。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1辐射固化技术及其研究现状

1.2紫外光(UV)固化技术简介及其国内外发展现状

1.2.1紫外光固化技术的国内外发展现状

1.2.2紫外光固化基理

1.2.3紫外固化体系组分

1.2.4紫外光固化工艺的特点

1.2.5紫外光固化复合材料技术发展概况

1.3紫外光阳离子固化技术简介

1.3.1阳离子光固化的特点

1.3.2阳离子光固化机理

1.3.3阳离子光固化低聚物

1.3.4阳离子光固化活性稀释剂(单体)

1.3.5阳离子光引发剂

1.4研究目的及内容

第2章实验部分

2.1实验原料

2.1.1环氧树脂

2.1.2光引发剂

2.2实验装置及仪器

2.2.1辐射装置示意图

2.2.2实验仪器

2.3工艺流程及实验步骤

2.3.1工艺流程

2.3.2实验步骤

2.4测试与表征

2.4.1光固化速率的测定

2.4.2光固化反应转化率的测定

2.4.3液态树脂固化时体积收缩率的测试方法

2.4.4静态力学性能测定

2.4.5动态力学性能测定

2.4.6巴氏硬度的测定

第3章环氧树脂体系光固化特性的研究

3.1树脂体系光固化速率影响因素的研究

3.1.1光引发剂对树脂体系光固化速率的影响

3.1.2树脂种类对光敏体系光固化速率的影响

3.1.3光敏促进剂葸、吩噻嗪对紫外光固化速率的影响

3.2影响紫外光固化树脂体系转化率的因素研究

3.2.1紫外光辐射时间对树脂体系转化率的影响

3.2.2辐射距离对树脂体系转化率的影响

3.2.3辐射环境温度对树脂体系转化率的影响

3.2.4后固化反应对树脂体系转化率的影响

3.3紫外光阳离子光固化动力学研究

3.4紫外光固化树脂的厚度及固化收缩率测定

3.4.1光引发剂浓度对树脂固化厚度的影响

3.4.2光固化后树脂收缩率对制件的影响

3.5紫外光固化环氧体系力学性能研究

3.6活性稀释剂对紫外光固化体系力学性能影响研究

第4章玻璃纤维增强环氧树脂体系紫外光固化特性研究

4.1复合材料紫外光固化影响因素的研究

4.1.1复合材料层板透射光强的测试[22]

4.1.2复合材料层板层数和固化程度的测试

4.2紫外光固化复合材料层合板力学性能的分析

第5章自由基-阳离子混杂固化光敏树脂体系探索性研究

5.1自由基-阳离子混杂固化的固化速率测试

5.2自由基-阳离子混杂固化的固化收缩率测试

5.3自由基-阳离子混杂固化的力学性能测试

第6章结论

参考文献

致谢

附录研究生期间发表的论文