环氧树脂复合材料紫外固化工艺及修补技术研究

摘要

紫外固化技术作为一项节能和环保型新技术,具有固化速度快、生产效率高、产物性能好等优点,受到了国内外的广泛重视。本文针对环氧树脂及其复合材料的紫外固化工艺及修补性能进行了相关研究,推进了该技术在实际生产中的应用。
　　(1)固化设备设计及加工。为实现紫外固化试样的制备,本文分析并总结了紫外固化工艺控制的功能需求,完成了试验用紫外固化设备的设计加工。
　　(2)环氧树脂紫外固化特性研究。为研究环氧树脂体系的紫外固化特性,以固化效率作为评价标准,对树脂体系配方进行了优化,并通过设计正交试验研究了紫外固化工艺参数的影响规律,在此基础上,通过将紫外固化与热固化浇铸体的拉伸性能和弯曲性能进行比较,对紫外固化树脂浇铸体的力学性能进行了研究,结果表明:树脂体系的配方为质量比双酚A型环氧树脂 E51:活性稀释剂660A:光引发剂1176=100:10:5时,树脂的固化效率达到最大,光照150s后其固化度即可达到90％以上,相对于热固化具有显著的提高;工艺参数对树脂固化度影响的显著程度为:紫外光强度对树脂固化度的影响最大,为主要影响因素,紫外光辐照时间次之,固化环境温度的影响最小;制备出的紫外固化环氧树脂浇铸体具有良好的力学性能,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。
　　(3)环氧树脂复合材料紫外固化特性研究。为了研究紫外固化技术在环氧树脂基复合材料的制备中的应用,以双酚A型环氧树脂E51作为树脂基体、高硅氧平纹织物作为增强材料,分别采用紫外一次固化工艺及紫外二次固化工艺制备了紫外固化环氧树脂基复合材料,对其进行了力学性能测试和微观组织分析研究,并与热固化复合材料进行了对比,结果表明:与热固化复合材料相比,采用两种紫外固化技术制备的环氧树脂基复合材料均具有良好的综合力学性能,其拉伸性能和弯曲性能均优于采用热固化工艺制备的复合材料,而其固化时间仅为5min,相对于热固化工艺缩短了97.2%,固化效率大大提高;采用紫外二次固化工艺对制得复合材料的力学性能没有明显的不利影响,反而会使复合材料的弯曲性能得到一定的提高;同时,复合材料中树脂基体与纤维之间界面结合良好。
　　(4)复合材料紫外固化修补性能研究。在上述研究的基础上,采用紫外固化复合材料对含人工缺陷的层合板试样进行修补,试验研究了其修补效果,结果表明:采用上述高硅氧平纹织物增强紫外固化环氧树脂基复合材料制成的修补贴片对缺陷试样的修补效果显著,修补后试样的拉伸强度可以达到标准试样的84.1%,是缺陷试样的1.21倍。采用紫外固化复合材料修补贴片对缺陷进行修补是一种快速、有效的修补方法。

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图表清单

注释表

第一章 绪论

1.1 先进复合材料

1.2 紫外固化技术

1.3 复合材料修补技术

1.4 本课题研究意义及研究内容

第二章 紫外固化设备设计及树脂体系紫外固化特性研究

2.1 紫外固化设备设计及加工

2.2 环氧树脂体系紫外固化特性研究

2.3 本章小结

第三章 环氧树脂复合材料紫外固化特性研究

3.1 实验原材料和主要设备

3.2 复合材料试样制备

3.3 紫外固化及热固化复合材料性能比较

3.4 本章小结

第四章 复合材料紫外固化修补性能研究

4.1 实验原材料和主要设备

4.2 缺陷试样的制备及修补

4.3 复合材料紫外固化修补性能研究

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 本文工作总结

5.2 后续工作展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文