微波固化环氧_酸酐体系的研究
环氧树脂及其复合材料微波固化工艺研究
I
环氧树脂复合材料微波固化工艺及修补技术研究
Abstract
Microwave curing is a fast curing technology which generates heat to make resin’s chemical cross-linking reaction. This technology has several advantages over conventional thermal processing method, including uniform, fast, easy control, energy saving and so on. In order to generalize the applying of microwave repair technique in composite wind blades, this paper studies the microwave curing process of the epoxy resins and their composites. The main work includes the following: For implementing automation of microwave curing equipment, the paper uses the PLC to realize the real-time accurate control of process parameters, just like output power, heating time, intermittent time and heating cycle, refering to process control requirements under microwave curing. According to the characteristics of microwave heating, three different epoxy resin curing systems are screened out to investigate. Then, each optimized formula of epoxy resin systems is obtained by regarding curing efficiency as evaluation standard, and through the design of orthogonal test to investigate the effects of microwave curing process parameters. Above all, the comparison of mechanical properties of cured products in different curing methods also has been done. In summarization, firstly, microwave curing greatly reduces the curing time; Secondly, under the promise of avoiding burning or imploding phenomenon, the process should be chose as high output power, long heating time, long heating cycle and short break to improve curing efficiency. Thirdly, tensile properties of epoxy polyamide systems’ casting bodys in microwave curing method are close with thermal curing products, but the bending properties reduce by almost 20%. The other two systems’ performance is overall decline, and its influence factors are various. To research microwave curing characteristics of each resin system’s composite, microwave curing process is determined with the reference to microwave curing process parameters of resin systems. After that, through the mechanical property test of fiber reinforced composite laminated plate made by two fifferent curing methods, the paper finds that tensile properties and bending properties of E51 epoxy + 650 polyamide system’s composite are little different in these two curing methods, but for the other two systems, their properties in microwave curing reduce in varying degrees. The results also show that tensile strength and tensile modulus of Epoxy resin E51 + MTHPA system composite with microwave curing are down 34.2% and 22.1% respectively, reflecting poorer bonding performance, which is not suitable for acting as matrix of repair material. Keywords: Composite Material, Epoxy Resin, Microwave Curing Process, Tensile Test, Bending Test
166、环氧酸酐固化体系在绝缘油漆制造方面的应用
利用 TOA 树脂上的酐 基 同 胺 反 应 生 成 酰 胺
收稿日期 :2006 - 06 - 15 作者简介 :马朝军 (1964 - ) 男 ,陕西咸阳人 ,工程师 。现主要从事有机和高分子材料合成的科研和教学工作 。
2. 4. 7 根据已有的经验 ,对于 M TOA 和环氧 体系选用二甲苯 :乙醇 = 1 :1 为复合溶剂比较合适 。 二甲苯溶剂的溶解性能好些 ,乙醇稀释性能好些 。
2. 4. 8 推荐合成工艺参数 2. 4. 8. 1 TOA 反应温度 160～170 ℃,反应时间 ≤2 h . 2. 4. 8. 2 TOA 与 NH2R 反应温度 80～90 ℃,应滴 加。亚胺化反应 150～160 ℃,后期需要抽真空脱水。 2. 4. 8. 3 活性树脂配成二甲苯溶液 ,溶解温度 120～130 ℃。 2. 4. 8. 4 混合温度 60～80 ℃。 2. 5 产品性能见附表
The Appl ication of the Curing System of Epoxy Anhydride in Insulating Coating Manufacturing
M a Chaoj u n
(Shaanxi Institute of Technology Xi’an Shaanxi 710302)
陕西国防工业职业技术学院学报
酸 ,再高温脱水亚胺化.
亚胺化所用的胺可以是单胺 ,也可以是多胺。多 胺在进行亚胺化时容易胶化 。故选用单胺比较适宜 。
2. 2. 3 利用含活性羟基和烷氧基的活性树脂 同环氧树脂的羟基反应的性质进行共混改性
新型咪唑衍生物固化促进剂对环氧／酸酐体系的催化活性
( 中国兵器工业集团第五三研究所，济南 250031)
摘要：采用自制的一种新型含羟基咪唑衍生物固化促进剂 (HPID)，通过非等温差示扫描量热 (DSC) 法研究了该 固化促进剂对环氧树脂 (EP)／酸酐体系固化反应的催化活性，对比分析了无促进剂时及分别加入 HPID 和常用固化 促进剂 DMP–30 时 EP／酸酐体系的固化特征温度，并应用 Kissinger 和 Crane 方程对 3 种体系固化动力学进行了分析， 同时研究了 HPID 用量对体系浇铸体玻璃化转变温度 (Tg) 的影响，并与 DMP–30 进行了对比。结果表明，HPID 明显 降低了无促进剂体系的固化反应表观活化能和固化特征温度，其对 EP／酸酐体系固化反应的促进作用与 DMP–30 相近，随 HPID 用量增加，浇铸体的 Tg 下降。当 HPID 用量为 1.5 份时，体系固化反应的表观活化能为 76.821 kJ／ mol，反应级数为 0.913 4，反应较为复杂，相应浇铸体的 Tg 达到 181.01℃，比加入 DMP–30 的浇铸体提高了 31.48℃， 耐热性得到明显提高。
第 46 卷，第 4 期 2018 年 4 月
工程塑料应用
ENGINEERING PLASTICS APPLICATION
doi:10.3969/j.issn.1001-3539.2018.04.024
Vol.46，No.4 Apr. 2018
123
新型咪唑衍生物固化促进剂对环氧／酸酐体系的催化活性
Keywords ：epoxy resin ；anhydride ；curing accelerator ；imidazole derivatives ；activation energy ；curing kinetics ；glass transition temperature
环氧_DMP30微波固化体系的力学性能研究
试验与研究TEST AND RESE ARCH化学与黏合CHE M I ST RY AND ADHESI O N收稿日期:2007-06-29作者简介:穆中国(1978-),男,辽宁朝阳人,博士,主要从事高分子材料的研究。
环氧/D MP30微波固化体系的力学性能研究穆中国1,3, 王源升2(1.海军工程大学基础部,湖北武汉430033;2.海军工程大学训练部,湖北武汉430033;3.海军大连舰艇学院,辽宁大连116018)摘要:通过实验和测试,初步研究了环氧/DM P30体系的微波固化条件,研究了微波辐照时间对微波固化体系弯曲性能和抗冲击性能的影响,并对比了微波固化体系和热固化体系的力学性能。
研究结果表明随着辐照时间的延长,微波固化体系的力学性能随辐照时间的延长而提高,当微波辐照超过一定时间后,微波固化体系的力学性能趋于平缓,同热固化体系相比,微波固化体系的弯曲性能略为优越一些,抗冲击性能略低于热固化体系。
关键词:环氧;DMP30;微波固化;弯曲性能;抗冲击性能中图分类号:T Q 316.313 文献标志码:A 文章编号:1001-0017(2008)02-0001-03Study on Mechanical Pr operties of Epoxy/DMP30M icr owave Curing Syste mMU Zhong -guo 1,3and WANG Yuan -sheng 2(1.D epart m ent of B asic Courses,N aval U niversity of Engineering ,W uhan 430033,China;2.A dm inistrative O ffice of Training,N aval U niversity of Engineering,W uhan 430033,China;3.D alian N aval A cade m y,D alian 116018,China )Abstract:The conditi ons of m icr owave curing were studied by experi m ent .The effects of m icr owave curing ti m e on flexural p r operty and i m pact p r operty were studied .Mechanical p r operties of m icr owave curing syste m were als o compared with these of ther mal curing system.The results indicated that the mechanical p r operties of m icr owave curing syste m would enhance with the increase of curing ti m e .The mechanical p r operties of m icr owave curing syste m began t o change gently after a certain ti m e .The flexural elastic modulus and strength of m icr owave curing sa mp le were higher than these of ther mal curing sa mp le,but the i m pact p r operty of ther mal sa mp le is higher slightly .Key words:Epoxy resin;DMP30;m icr owave curing;flexural p r operty;i m pact p r operty前 言作为一种高效的加热能,微波对物质具有均匀、高效的加热作用,因而在高分子合成领域具有广泛的应用价值,尤其在聚合物的热固化方面,微波固化较传统的热固化方法更具优势,微波固化不但可以减小反应时间和能耗,而且产物的力学性能更为优越[1]。
E_39D_METHPA固化体系性能及固化机理探讨
收稿日期:2003-03-26作者简介:付东升(1980-),男,河南省正阳县人,现为航天四院43研究所2001级在读硕士研究生,研究方向为高分子材料学,已发表论文6篇。
E -39D /M ETHPA 固化体系性能及固化机理探讨付东升1, 张康助1, 朱光明2, 孙福林1(1.航天第四研究院43研究所,陕西西安 710025;2.西北工业大学化学工程系,陕西西安 710072) 摘要:探讨了甲基四氢邻苯二甲酸酐(M ETHPA )固化剂用量对双酚A 型环氧树脂E -39D 力学性能及耐热性能的影响,利用丙酮萃取法和傅立叶红外光谱法(F T I R )对不同配比的E -39D /M ET HPA 体系固化度进行了定量分析,同时进行了E -39D /M ET HPA 共混体系的固化机理探讨。
关键词:E -39D 环氧树脂;力学性能;耐热性;固化度;固化机理中图分类号:TQ 314.256 文献标识码:A 文章编号:1001-0017(2004)02-0070-04Study on Properties of E -39D /METHPA C uring System and Curing MechanismFU Dong -sheng 1,ZHANG Kang -zhu 1,ZH U Guang -ming 2and SUN Fu -ling 1(1.The 43rd Institute of The Four th Academy of CAS C ;2.Dept .of Chem istry ,Nor th wester n U niv .,X i 'an 710072,China )Abstract :In this paper ,the infl uence of the amount of curing agent (M ETHPA )on the mechanics and the heat -resistant properties of E -39/M ETHPA curing system w as discuss ed .The cu ring degree of E -39/M ETHPA system w as analyzed by using acetone extraction method and FTIR .The curing mechanism of E -39/M ETHPA blending system was also studied .Key words :E -39D epoxy res in ;mechanics property ;heat -resistant property ;curing degree ;curing mechanism前 言环氧树脂浇注材料因具有优异的电气绝缘性能、耐热、耐腐蚀和机械性能而广泛用于高压电器开关、防爆电器、电流电气互感器及大型电机绝缘支撑件等方面[1-3]。
酸酐类环氧树脂固化剂特点现状及趋势
酸酐类环氧树脂固化剂特点现状及趋势朱瑞澄〈摘要〉固化剂是指能将可溶可熔的线型结构高分子化合物转变为不溶不熔的体型结构一类物质,而酸酐类固化剂是固化剂中用量较大,应用较广泛的重要品种。
它能与环氧树脂制成电子电器浇注、包封、拉挤、缠绕、层压绝缘材料及复合材料,还能制成滴浸漆、涂料、胶粘剂等。
随着科技发展,生活水平提高,人们对环氧树脂酸酐类固化剂增韧、耐热、阻燃等提出了更高要求,为此本文介绍了酸酐类固化剂特点、应用、目前生产情况及面临问题,并对今后发展方向进行了探讨。
〈关键词〉酸酐类固化剂环氧树脂、增韧、耐热、改性众所周知,环氧树脂必须和固化剂固化反应后,方能显示出其独特性能,在固化剂产品中,酸酐类固化剂占有重要地位。
一、酸酐类固化剂特点酸酐类固化剂和胺类固化剂相比,有许多独特性能:1.酸酐类固化剂挥发性小,对皮肤刺激性小,毒性低。
2.与环氧树脂配合量大,它与环氧树脂混合后粘度较低,可加入多种填料进行改性,加入填料量大,可以降低产品成本。
同时,目前普通型酸酐类固化剂较环氧树脂价格便宜一些,多使用酸酐类固化剂也可以降低产品成本。
3.酸酐类固化剂一般使用期长,有利与工艺操作。
4.用酸酐类固化剂和环氧树脂固化后,电性能优良,解电性能和胺类固化剂相比,性能较为突出。
5.酸酐类固化剂和环氧树脂固化后,固化物体积收缩小。
6.酸酐类固化剂和环氧树脂固化后,色泽较浅。
7.酸酐类固化剂和胺类固化剂相比,其固化物耐热性能较好。
但酸酐类固化剂也有其不足之处:1.酸酐类固化剂由于活性较低,室温固化缓慢,需加热固化,一般需较高温度才能固化。
2.耐介质性(尤其耐碱性)和耐湿热性较差一些。
酸酐类固化剂容易吸收空气中水份,生成游离酸,影响固化交联密度和固化物电性能。
如果酸酐类固化剂长期存放,或加入促进剂存放时,容易释放CO2,引起胀桶(即增压)现象,而且容易使固化物内部形成针孔。
二、酸酐类固化剂分类酸酐类固化剂分类一般按化学结构分类,分为芳香族酸酐、脂环族酸酐、长链脂肪族酸酐、卤代酸酐及酸酐加成物。
微波固化环氧_酸酐体系的研究
文章编号:100622793(2002)022*******微波固化环氧/酸酐体系的研究①吴 轲,张 炜,曾金芳(中国航天科技集团公司四院四十三所,西安 710025)摘要:通过实验及测试,初步研究了微波固化的条件及微波固化对环氧/酸酐体系浇铸体力学性能和热性能的影响,实验结果表明,微波固化树脂浇铸体比热固化树脂浇铸体压缩强度高1518%,固化物拉伸强度比热比树脂高1312%,弯曲强度比热固化树脂高1017%,微波固化树脂的耐热温度比热固化物低10℃。
关键词:环氧树脂;力学性能;热学性质;微波固化中图分类号:TB33 文献标识码:AStudy on microw ave cured epoxy/anhydride resin WU Ke ,ZHAN G Wei ,ZEN GJin 2fang ∥The 43rd Instituteof the Fourth Academy of CASC ,Xi ’an 710025,China.Abstract :The condition of microwave curing and the effect of mi 2crowave curing on the properties of mechanical and thermal resis 2tance of epoxy/acid anhydride resin system were studied by experi 2ments.The results show that the com pressive strength tensile strength and bending strength of microwave cured resin ,are in 2creased by 15.8%,13.2%and 10.7%res pectively and thermal resistant temperature is 10℃lower in comparison with thermal cured resin.K ey w ords :epoxy resin ;mechanical performance ;thermal ;perfor 2mance ;microwave curing1 引言导弹在运输过程中可能由于意外因素造成壳体局部损伤,及时、快速的现场固化修补就显得极为重要。
环氧树脂研究综述
环氧树脂研究综述（浙江科技学院生化学院, 杭州, 310023）摘要：环氧树脂是一种综合性能优良的热固性树脂，其固化物的粘结性、耐热性、耐化学药品性以及力学性能和电气性能优良的特点，是热固性树脂中应用较大的一个品种。
但其韧性不足，耐热性能也较低，耐冲击损伤低。
本文简单介绍了双酚A环氧树脂的合成方法，主要方法有一步法和二步法。
其次，主要介绍了环氧树脂的改性的最新研究，环氧树脂的阻燃改性有包覆红磷环氧树脂的研究，这是一种值得推广的技术；生物基环氧树脂的研究主要介绍了基于松香的生物基环氧树脂和基于衣康酸的生物基环氧树脂，此研究使生产过程更环保，也使产物更安全，性能更优越。
再次，介绍了环氧树脂的应用进展，对比较新的液晶环氧树脂、有机硅环氧树脂的应用的介绍，同时也介绍了环氧树脂目前的普遍应用，应用于涂料，胶黏剂、电器工业等。
最后是对环氧树脂的研究展望，如新型耐热性环氧树脂、对环氧树脂的阻燃技术和固化剂的研究等。
关键词：环氧树脂包覆红磷生物基环氧树脂应用展望1、前言：环氧树脂（Epoxy Resin)是泛指含有两个或两个以上环氧基,以脂肪族、脂环族或芳香族等有机化合物为骨架并能通过环氧基团反应形成有用的热固化产物的高分子低聚体(Oligomer）。
当聚合度n为零时，称之为环氧化合物，简称环氧化物（Epoxide）。
这些低相对分子质量树脂虽不完全满足严格的定义但因具有环氧树脂的基本属性在称呼时也不加区别地统称为环氧树脂。
环氧树脂是一类具有耐腐蚀、电气绝缘、高机械强度等优良性能的高分子材料，在电子、电气、机械制造、化工防腐、航空航天、船舶运输及其他工业领域中起到重要作用，已成为各工业领域中不可或缺的基础材料[1]。
2、环氧树脂的合成：目前生产最多的是双酚A环氧树脂，主要采用一步法、二步法和混合法。
下面是一步法和两步法的简单介绍。
2.1一步法一步法是把双酚A(BPA)和环氧氯丙烷(ECH)在氢氧化钠作用下进行缩聚,即开环和闭环在同一反应条件下进行的工艺方法。
酸酐对环氧树脂绝缘灌注胶电阻率和抗压强度的影响
绝缘 灌 注 胶 电 阻 率和 抗 压 强 度 的影 响 ， 采 用 红 外 光 谱 （ ＩＲ） 不 同 配 比 的共 混 物 的 固化 程 度 进 行 定量 分 析 ， 一 步探 讨其 影 响 机 理 。 并 Ｆ＇ 对 Ｉ 进 结果 表 明 ： Ｍｅ ｐ 用 量 为 ７ ｈ 时 ， 当 ｔａ ｈ ０ｐｒ 由于 环 氧树 脂 绝 缘 灌 注 胶 的 固化 度 达 到 ９ ％ ， 阻率 （ 积 电阻 率 １７ ０ Ｑ ・ ｍ， 面 电阻 ９ 电 体 ．８Ｘ１ ｃ 表 率 ８ ５ Ｑ） 抗压 强 度 （ １．５ＭＰ ） 到 最 大 。 ．５Ｘ１ ０ 和 １３４ ａ 达
１ 实 验
１ １ 基体树 脂环 氧树 脂 Ｅ一 １ ． ５
环氧 树脂 Ｅ一 ｌ无锡 树脂 厂生 产 ， 色透 明 液体 ， ５： 无 主要 成 分 为
二酚 基丙 烷 ， 子 式 为 Ｃ５ ６ 环 氧值 ：．８～ ．４ｅ／Ｏｇ 环 氧 分 ｌ Ｏ， Ｈ１ ０４ ０５ ｇ ｌＯ ，
Ｓｉ ｈｅ ｈ等 利用邻苯基苯 酚和磷 酰氯 反应制得含磷 化合物 Ｏ Ｃ， Ｄ 并用 Ｏ Ｃ与 线 型 酚 醛 树 脂 （ Ｎ） 成 了新 型 的 含 磷 阻 燃 固 化 剂 Ｄ Ｐ 合 Ｏ －Ｐ 用该固化剂固化的环氧 树脂 ， Ｄ Ｎ， 由于 其 内 部 含 有 Ｏ Ｃ 的 Ｄ 规 整 结 构 和 含 磷 侧 基 、 无 环 含 磷 固 化 剂 或 含 溴 固 化 剂 固 化 的 比
ｗａ ｎ ｅ ｔ ａｅ ｙ ｕｓｎ ｓｉ ｖ ｓｉ ｔｄ ｂ ｉｇ ＰＣ６ ｉｉａ ｇ ｅ ｉｔ ｎ ｅ ｍｅ ｅ ｎ Ｅ 一１ ０ ｈ ｄ ａ ｌｃ ｕｎｖ ｒ ａ ｅ ｔｎ ｃ ｉ ｅ，ａ ｄ ｄｉ ｇ ８ ｄ ｇｔ ｌｈｉｈ ｒ ｓｓａ ｃ ｔｒ ａ ｄ Ｗ ｙ ｒ ｕ ｉ ｉｅ ｓ ｌｔｓｉｇ ｍａ ｈ ｎ ０ ｎ ｆ －
微波辐射对环氧树脂固化行为的影响
北京化工大学学报 J OU RNAL OF B EIJ IN G UN IV ERSIT Y OF CHEM ICAL TECHNOLO GY
Vol. 31 , No. 4 2004
微波幅射对环氧树脂固化行为的影响
张军营 蔡晓霞 谷晓昱 刘 玲
(北京化工大学材料科学与工程学院 ,北京 100029)
表 1 装置两边的温度 Table 1 Temperatures of two sides of equipment
加热时间/ min
油浴温度/ ℃ 微波炉中的温度/ ℃
15
89
90
15
150
150
15
180
180
表中数据证明通过控制油浴的温度 ,可以准确 地控制整个体系的温度 。
© 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
参考文献
[ 1 ] Wei J , Jow J , DeLong J . Comparative study of continu2 ous2power and pulsed2power microwave curing of epoxy resins[J ] . SAMPE ,1991 , 27(33) : 973 - 978
[ 2 ] Liu F , Li Y , Xu W , et al . Comparative calorimetric study of epoxy cure by microwave vs t hermal energy[J ] . Chem Res Chin Univ , 1993 ,19(20) :168 - 173
环氧树脂／DMP30体系的微波固化及性能研究
２ 实 验 部 分
２１ 实验 原料 ．
微 波 固化 应用 于环 氧 树脂／ 香叔 胺 体 系 ， 有 望 解 芳 则
决 环 氧树 脂／ 香叔 胺 体 系 固化速 率 慢 等 问题 ， 环 芳 对 氧树 脂微 波 固化 的研 究具 有一 定 的意 义 。 本 文 以 环 氧树 脂／ ， ６ 三 （ 甲胺 基 甲基 ） ２ ４，一 二 酚 （ ＭＰ ３ ） 系作 为 研 究 对 象 ， 究 了 环 氧 树 脂 ／ Ｄ 一０ 体 研
作 为一 种 高 效 的 固 化手 段 ， 波 固化 较 传 统 的 微 热 固化 方 法更 具 优 势 ， 波 固化 不但 可 以减 少 反 应 微 时间 、 降低 能 耗 ， 且 产 物 的力 学性 能 更 为 优 越 【 而 １ ］ 。
因此 ， 聚合 物 的微 波 固化 已成 为 聚合 物 加 工 领域 的
０ 前
言
１ 微 波 固化 机 理
微 波 加热 不 同于一 般 的常 规加 热方 式 ，后 者 是 由外 部 热 源通 过 热 辐射 由表 及 里 的传 导 式 加热 ， 微 波 加 热 是 材 料 在 电 磁 场 中 由介 质 损 耗 引起 的 体 加 热 ，实 质在 于材 料 的介 电位 移或 材料 内部不 同 电荷 的极化 以及 此 种极 化不 具备 迅速 跟上 交 变 电场 的 能 力 。 波加 热 意味着 将 微波 电磁 能转 变 为热 能 ， 能 微 其
研究 重 点 ， 氧树 脂 的微 波 固 化 是 其 中之 一 ， 已 环 并
有 大量 文 献 报 导 ｎ 。 然 而 相 关 文 献 报 导 的微 波 固
微波固化技术及其在聚合物中的应用.kdh
微波固化技术及其在聚合物中的应用赵景飞，颜红侠，吴浩，宋长文（西北工业大学理学院应用化学系，陕西西安７１００７２）摘要：微波固化以加热速率快、固化物均一、热能利用率高和过程控制容易等优点，在聚合物及其复合材料加工方面逐渐得到广泛应用。
综述了微波固化工艺以及固化物的理化性能等，着重介绍了微波固化技术在环氧树脂及其复合材料中的应用，指出了微波固化技术今后的研究方向。
关键词：微波固化；聚合物；环氧树脂；复合材料中图分类号：ＴＱ３２３．５文献标识码：Ａ文章编号：１００４－２８４９（２００８）０８－００５５－０５收稿日期：２００８－０３－１７；修回日期：２００８－０４－０２。
基金项目：西安市科技计划项目（ＹＦ０７００５）；２００８年西北工业大学本科毕业设计（论文）重点扶持项目。
作者简介：赵景飞（１９８７－），河南禹州人，研究生，研究方向为复合材料。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｐｕｔｉｎｒｕｓｓｉａ＠１６３．ｃｏｍ通讯作者：颜红侠。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｈｏｎｇｘｉａｙａｎ＠ｎｗｐｕ．ｅｄｕ．ｃｎ０前言微波是指频率为０．３～３００ＧＨｚ的电磁波，工业上常用的微波频率是２．４５ＧＨｚ。
常用的微波设备有磁控管、强信号栅极管、速度调节电子管、交叉场放大器、行波管和回旋管等，近年来还出现了频率可变的微波设备，如ＶＷ１５００和Ｍｉｃｒｏｃｕｒｅ２１００等［１－３］。
目前，对材料进行固化的方式主要使用传统的热固化方式，而作为新技术的微波固化是通过分子能量的改变而实现的固化过程［４］。
因此与传统的热固化相比，微波固化不仅具有节能、操作费用低、固化时间短、过程控制容易、固化物均一以及能够减少材料降解（即减少对环境污染）等优点，而且还能制备出新材料或具有新微观结构的材料［２－３，５］。
１微波固化的原理材料在微波作用下会产生升温、熔融等物理现象，同时还会发生化学反应。
对于微波固化的原理，主要有“致热效应”和“非致热效应”两种解释。
“致热效应”认为微波固化是由于微波使材料反应温度升高，从而加速反应所致；而“非致热效应”认为微波固化是由于微波辐射场对离子和极性分子的洛仑兹力作用所致。
微波固化碳纤维_环氧树脂胶的研究[1]
![微波固化碳纤维_环氧树脂胶的研究[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/0ab367ee04a1b0717fd5dd75.png)
研究报告及专论 粘 接 2005,26(6) 微波固化碳纤维/环氧树脂胶的研究陈名华,姚武文,王新坤,陈义参,葛文军(空军第一航空学院,河南信阳464000) 收稿日期:2004-07-22作者简介:陈名华(1975-),男,硕士,高分子材料专业,主要从事胶粘剂方面的研究。
摘要:介绍了微波固化热固性树脂的原理和特点,利用微波炉设备和选择的一种较好微波吸收剂,探讨了微波固化工艺。
研究表明,利用微波固化环氧胶时,不仅固化时间短,而且剪切强度优于加热固化。
关键词:环氧树脂;微波固化;微波吸收剂;碳纤维;剪切强度中图分类号:T Q433.4+37 文献标识码:A 文章编号:1001-5922(2005)06-0013-03 环氧胶粘剂的固化可在常温下进行,也可在中高温进行。
常温固化,多数速度太慢;加热固化,又会在胶粘剂内部易产生内应力;采用辐射固化可克服普通热固化的缺点,但紫外线穿透力不大,γ射线、高压电子束设备昂贵,推广应用很难。
而用微波固化时,具有固化均匀、速度快、设备投资少等特点,因而成为研究的热点之一。
本文就环氧树脂的微波固化进行了探讨。
1 微波固化原理微波是频率为109～1011Hz,介于红外和无线电波之间的电磁波。
当含有极性分子的介质置于微波加热设备中时,微波发生器产生高频振荡的交变电场会使极性分子吸收微波能,并通过分子间的碰撞、摩擦将微波能转化为热能,促使热固性树脂发生交联反应。
极性分子在微波电磁场中所吸收的微波能正比于它的介电损耗因子即:P E =E 2・∫ε/2式中PE -极性分子所吸收的微波能,E -电场强度,∫-辐射频率,ε-介电损耗因子。
由式可知:分子的极性越大,它的介电损耗因子越大,因此吸收的微波能就越大。
微波加热不同于一般的由外部热源通过辐射由表及里的传导式加热,它是被加热物体在电磁场中因介质损耗而引起的体积加热。
微波加热具有以下突出的特点:(1)加热迅速。
热是在从加热物体的内部产生的,热源分布在物体之内,里外一起加热,不需要热传导,温度分布均匀,加热时间短,有利于提高产品质量和工作效率。
(完整版)环氧树脂固化机理
环氧树脂与酸酐类固化剂在有无催化剂的
条件下的固化机理
1.酸酐固化环氧树脂系统比胺固化的系统拥有更为优秀的机械物理性能及高温稳固性能。
因此最近几年来它的应用十分宽泛，但需要较高的固化温度和较长固化时间。
酸酐和环氧树脂的反响机理与其有无促使剂存在而有所不一样，详细的状况以
下：（1）无促使剂存在时
第一由环氧树脂的羟基与酸酐反响生成含酯链的羧酸：
而后羧酸和环氧树脂的环氧基开环加成反响生成仲羟基：
生成的仲羟基再与另一个环氧基反响：
自然，仲羟基也可与另一个酸酐反响，重复以上步骤，最后惹起环氧树脂的固化。
（2）促使剂存在时
在有路易斯碱（如叔胺）作为促使剂时，第一是叔胺攻击酸酐生成羧酸盐阴离子：
而后羧酸盐阴离子与环氧基反响生成氧阴离子：
氧阴离子与另一个酸酐反响生成羧酸盐阴离子：
酸酐固化机理综上所述，不论是无促使剂的加成聚合反响仍是有促使剂的阴离子聚合反
响，能够归纳为：开环－酯化－醚化不停频频进行，直到环氧树脂交联固化。
酸酐复合固化环氧树脂体系覆铜板的研究
酸酐复合固化环氧树脂体系覆铜板的研究汪青;冯青【摘要】研究了酸酐复合固化环氧树脂体系,得到一种树脂组合物配方,利用该树脂组合物制成的覆铜板具有优异的耐漏电起痕特性、耐热性及阻燃性能.【期刊名称】《印制电路信息》【年(卷),期】2016(024)005【总页数】3页(P19-20,49)【关键词】酸酐;耐漏电起痕指数;阻燃;覆铜板【作者】汪青;冯青【作者单位】广东生益科技股份有限公司,广东东莞 523039;广东创新科技职业学院,广东东莞 523960【正文语种】中文【中图分类】TN41固体绝缘材料表面在电场和电解液的联合作用下，逐渐形成导电通路的过程，被称为漏电起痕。
绝缘材料表面的抗漏电起痕的能力指数被称为相比漏电起痕指数（CTI，Comparative Tracking Index）。
CTI在一定程度上可衡量固体绝缘材料的绝缘安全性能。
作为印制电路板绝缘基体的覆铜板需提高其CTI值以保证在潮湿等恶劣环境下的绝缘安全性能。
随着电子电器产品日趋小型化，电器产品对电路板的线路也提出了缩小线间距的要求，而随着线路间距的缩短，一旦电器所处的环境有严重的潮气和污染时，线间存在的电压差更容易导致漏电起痕，这就对覆铜板的CTI值提出了更高的要求[1][2]。
覆铜板用普通环氧树脂由于含有大量苯环，使得普通FR-4的耐漏电起痕性能较差，CTI值一般不会超过250 V，通过选取一些苯环少或不含苯环的环氧树脂，如双环戊二烯型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、脂环族环氧树脂等与普通环氧树脂搭配，即可有效提高CTI性能。
在酸酐复合固化环氧体系的研究中，通过对环氧树脂的选择及搭配，以及酸酐和其它固化剂的复配使得该体系的CTI性能优异、耐热性非常好，但阻燃性较差，因此重点研究了阻燃技术，另外对于填料的复配也进行了研究。
1.1 阻燃技术研究尝试的配方研究包括采用溴阻燃剂、含磷阻燃剂及溴、磷协同阻燃剂等，研究结果发现单独采用溴或磷都难以保证在CTI达到600 V以上的前提下达到阻燃V-0级，而采用溴、磷协同的方式即可保证体系CTI大于625 V和耐热性好，又能达到阻燃V-0级。
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文章编号:100622793(2002)022*******微波固化环氧/酸酐体系的研究①吴 轲,张 炜,曾金芳(中国航天科技集团公司四院四十三所,西安 710025)摘要:通过实验及测试,初步研究了微波固化的条件及微波固化对环氧/酸酐体系浇铸体力学性能和热性能的影响,实验结果表明,微波固化树脂浇铸体比热固化树脂浇铸体压缩强度高1518%,固化物拉伸强度比热比树脂高1312%,弯曲强度比热固化树脂高1017%,微波固化树脂的耐热温度比热固化物低10℃。
关键词:环氧树脂;力学性能;热学性质;微波固化中图分类号:TB33 文献标识码:AStudy on microw ave cured epoxy/anhydride resin WU Ke ,ZHAN G Wei ,ZEN GJin 2fang ∥The 43rd Instituteof the Fourth Academy of CASC ,Xi ’an 710025,China.Abstract :The condition of microwave curing and the effect of mi 2crowave curing on the properties of mechanical and thermal resis 2tance of epoxy/acid anhydride resin system were studied by experi 2ments.The results show that the com pressive strength tensile strength and bending strength of microwave cured resin ,are in 2creased by 15.8%,13.2%and 10.7%res pectively and thermal resistant temperature is 10℃lower in comparison with thermal cured resin.K ey w ords :epoxy resin ;mechanical performance ;thermal ;perfor 2mance ;microwave curing1 引言导弹在运输过程中可能由于意外因素造成壳体局部损伤,及时、快速的现场固化修补就显得极为重要。
由于微波具有对物质高效加热的作用,一般聚合物在微波照射下十几分钟,甚至几分钟之内就可完全固化。
因此,微波固化可作为解决上述问题的一种较好的技术方案。
近年来国外在微波固化方面进行了广泛深入的研究,特别是微波固化对复合材料界面性能的影响研究较活跃。
但国内对于微波固化的研究刚起步,主要在微波修补方面进行了初步研究[1～6]。
该研究主要内容是初步确定微波固化的条件,并研究时间对固化度的影响,比较微波固化环氧/酸酐体系与热固化环氧/酸酐体系的力学性能和热性能的差异。
2 实验部分211 测试方法a 1根据G B 2576289,用萃取法测定固化度。
b 1树脂浇铸体压缩和弯曲实验分别按G B 2569281和G B 2570281执行。
树脂浇铸体拉伸实验按43所所标制样,其测试方法按G B 2568281执行。
c 1树脂浇铸体马丁耐热实验,按G B 1035270执行。
d 1观察微波固化物及热固化物的断口形貌,进行比较并分析。
212 试样制备按树脂配方配比加入E 251环氧树脂、稀释剂和固化剂,倒入烧杯中搅拌均匀。
再加入一定量的促进剂并搅拌均匀,然后放入真空干燥箱中,抽真空消除气泡。
将去除气泡的胶液倒入聚四氟乙烯模具中,然后将模具放入烘箱中,按R T →100℃/1h 制度预凝胶;自然冷却至室温后,放入RA 2C55型微波炉内进行微波固化,待试样自然冷却至室温后脱模,即制得试样。
热固化试样则按R T →100℃/2h →120℃/3h →160℃/6制度固化。
3 实验结果与讨论311 微波固化条件的确定a 1微波功率初选800W 、240W 和80W 3种不同功率的微波对环氧/酸酐体系进行微波固化,实验表明,当采用800W功率微波对直径20mm 、高10mm 模具内的环氧/酸酐胶液进行微波固化时,施波37s 胶液发生爆聚;采用240W 功率微波对相同模具内的环氧/酸酐胶液进行固化,大约415min 树脂体系基本固化。
表明功率为240W 时,固化反应较易控制。
参考文献[2]表明,随着微波功率增大,微波炉内腔微波场的分布不均匀趋—47— 第25卷第2期固体火箭技术Journal of S olid Rocket Technology Vol.25No.22002①收稿日期:2001206226;修回日期:2001210215。
作者简介:吴轲(1973—),男,硕士,主要从事高性能聚合物基复合材料的研究。
势增大。
采用80W功率微波对环氧/酸酐胶液进行固化,实验表明,施波60min后固化物各部分从外观上观察颜色相近,但固化不完全。
综上所述,本实验宜采用功率为240W的微波作为微波源对环氧/酸酐体系进行微波固化。
b1试样预固化处理将直径20mm、高10mm的5个装有环氧/酸酐胶液的小模具依次沿微波炉托盘径向排列,用240W微波施波6min,托盘中心模具中的树脂体系出现过烧现象,而最边缘的模具中树脂基体可拉丝。
这是由于微波场分布不均匀,导致试样内部某些区域首先受微波感应产生热能,热能增大致使局部区域温度升高,从而加快反应速率,因此短时间内树脂温度迅速升高,树脂反应速率迅速增大,此时,热量来不及扩散,导致爆聚。
为了控制反应速度,避免爆聚,采用预凝胶方法,即在微波固化前,基体进行一定程度的交联。
c1试样厚度对微波施加方式的影响同其它频段的电磁波一样,微波穿透物质厚度具有一定极限。
参考文献[3]报道,微波可以穿透厚30cm的复合材料实施微波固化。
但对环氧/酸酐体系固化表明,采用功率为240W,频率为21450GHz的电磁波单向施波25min,与微波接触的一面发生局部“过烧现象”,其深度约15mm,表明微波能透入环氧/酸酐体系的较有效厚度约为15mm。
由于压缩试样的高度为25mm,大于微波固化307A环氧基体的厚度,因此本实验微波固化压缩试样采取正、反向分别施波的固化方式。
由于拉伸试样和弯曲试样的厚度分别为5mm和10mm,均小于微波穿透环氧/酸酐体系的厚度。
因此,微波固化拉伸试样和弯曲试样只需单向施波。
312 施波时间对固化度的影响施波时间对固化度的影响如表1所示。
浇铸体试样首先在100℃下恒温加热1h,进行预固化处理。
表1 施波时间对固化度的影响T ab.1 E ffect of microw ave curingtime on curing degree(%)固化时间代号A B C D E F G热固化固化度71.2089.1794.5994.5594.5198.0198.3698.47由表1可知,环氧/酸酐体系胶液在100℃下固化1h,固化度仅为71120%,而在此基础上采用微波施波14min,固化度达到89117%。
当微波固化34～39min 时,固化度为94%～95%基本保持不变。
当施波时间增加到54min时,固化度与热固化树脂的固化度98147%接近。
这表明,微波固化初期,树脂反应速率很大,随着交联密度增大,反应速率明显减小。
由于固化初期交联点之间链较长,链段和官能团具有一定的运动能力,官能团之间相互接触、反应的概率较大。
随着固化反应进一步进行,参与反应的官能团数目锐减,官能团之间反应概率减小,反应速率降低。
313 微波对压缩性能的影响微波固化物的性能如表2所示。
表2 施波时间对压缩性能的影响T ab.2 E ffect of microw ave curing time oncompressive performance固化制度σ/MPaε/(%)E/GPa 预凝胶60min26.1 3.5 1.41凝胶后,正向施波14min1337.3 2.31凝胶后,正向施波14min,反向20min1258.0 2.16凝胶后,正向施波14min,反向25min1158.8 1.62凝胶后,正向施波14min,反向30min1237.5 2.24凝胶后,正向施波14min,反向35min1107.5 2.28凝胶后,正向施波14min,反向40min117 5.6 3.51热固化101 5.4 5.3与传统的热固化方式不同,微波固化是电磁波直接与树脂相互作用,产生热能使得树脂发生交联反应,同时,微波辐射可降低树脂反应活化能,加快反应速率。
从表2可知,预凝胶试样的压缩强度为2611MPa,当采用功率为240W,频率为21450GHz的微波固化环氧/酸酐胶液14min,材料的压缩强度增大到133MPa,表明微波在较短的时间内使环氧/酸酐胶液快速固化,交联度增大,压缩强度提高。
施波初期压缩强度增长速率较快,随施波时间的进一步增长,压缩强度基本在115MPa处波动。
当施波40min时,微波固化树脂浇铸体比热固化树脂浇铸体的压缩强度高1518%。
314 微波固化对拉伸性能的影响微波固化物拉伸性能如表3所示。
从表3可知,施波30～45min之间拉伸强度变化较小,但当施波50min时,拉伸度明显下降,这是由于过度交联导致材料发硬,从而引起脆化,导致拉伸强度降低。
与热固化试样的拉伸强度相比较,微波施波30min试样固化强度基本与之相当。
—57—2002年6月吴轲,等:微波固化环氧/酸酐体系的研究第25卷表3 施波时间对浇铸体拉伸性能的影响T ab.3 E ffect of microw ave curing timeon tensile performance时间/minσ/MPaε/(%)E /GPa2028.60.93 3.613050.8 1.7 3.383555.3 1.8 3.524053.2 1.5 3.484559.1 1.8 3.525041.3 1.2 3.52热固化52.22.12.91延伸率在施波30～45min 之间变化较小,当施波50min 时延伸率减小。
对实验数据进行初步分析表明,施波时间在30～45min 时,交联已基本完全,交联点之间的链长变短,微波能转化的能量使官能团很难发生交联反应,因此延伸率变化很小。
在施波50min 时,由于热量的进一步增大,使局部的链段发生更细小的交联,从而使链段运动的可能性进一步减小,延伸率减小。
从拉伸模量看,在施波20～50min 之间,拉伸模量变化不大,与热固化模量相比,微波固化后材料的拉伸模量较大。
这与微波激活更多的极性基团使之处于活化状态,增大体系交联度有关。