双酚A型环氧树脂紫外光固化工艺及其力学性能

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaMay252014Vol35No．51424—1432ISSN1000．6893CN11—1929／Vhttp：／／hkxb．buaa．edu．cnhkxb@buaa．edu．CFI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

2、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E5l：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

3、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，可设计性强，抗疲劳强度和环境稳定性好等独特的优点，备受国内外航空、航天工业的青睐。目前，先进树脂基复合材料的成型大多仍采用传统的热固化工艺，该工艺固化周期长、能量消耗大，且在外场条件下难以实现。因此，针对先进树脂基复合材料开展新的成型工艺研究十分重要。紫外光固化技术作为一项节能和环保型新技术，与其他

4、固化方式相比，具有许多独特优势[1。2]，主要表现在以下3个方面：①速率快，液态的材料最快可在0．05～0．10S的时间内固化；②费用低，紫外光固化仅需要用于激发光引发剂的辐射能，不像传统的热固化那样需要加热基质、材料等的热量，从而可节省大量的能源，其所用能量大概只相当于热固化的1／5；③环境友好，紫外光固化基本不使用有机溶剂，其稀释用的活性单体也参与固化反应，基本上为100％固含量，因此，减小了对空气的污染、对人体的危害及发生火灾的危险性。紫外光固化技术主要分为自由基光固化和阳离子光固化两种机理。自由基光固化具有固化速度快、产物性能易于调节和固化膜表面性能优

5、异等优点。但是，自由基光固化也存在一些缺点，如固化深度浅，在氧气氛围中易阻聚、附着力差，在快速成型过程中成型件收缩严重等问题，因此限制了其在一系列领域中的应用。阳离子光固化是20世纪70年代末发展起来的新型固化技术，具有固化收缩小、不易被氧阻聚、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．cnkinet／kcms／detail／111929V20131029．1712003．html基金项目：国家科技支撑

6、计划(2012BAA01802)*通讯作者Tel．：025—84892980E-mail：lyong@nuaa．educn}

7、用裕武lL，uB，LiY．XiaoJ。eta1．UV-curingprocessandmechanicalpropertiesofbisphenolAepoxyres{n￡也．ActaAeronauticaetAs-tronauticaSinica．2014。35(5)：1424．1432i如J博．李勇，肖军，等双酚A型环氧树脂紫外光固彳艺I艺及其力学性能￡J]．航空学按，2014，35(5)：1424—1432刘博等：双酚A型环氧树脂

8、紫外光固化工艺及其力学性能化等优点口]，成为目前研究和开发的热门，国内外已开展了广泛的研究[4。7]，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，国内外开展了广泛的研究L8。1引。对于目前常用的双酚A型环氧树脂，杨光等[1嵋以二苯基碘翰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树脂基复合材料；何勇等[121对紫外光固化树脂涂层进行了研究，结果证明选择合适的组分及配比可以得到性能优异的树脂涂料配方；翁子

9、骧等[1副研究了以该树脂作为主要组分的