面曝光固化快速成型曝光时间的参数优化研究

面曝光快速成型是光固化成型领域快速高速发展的一种工艺,曝光时间是成型工艺中的关键参数之一,对于成型质量有直接关系:若曝光时间过短,正在固化的树脂层硬度不够,在重力的的作用下会使其下落,进而影响下层树脂的固化,一层影响一层,最终使得逐层固化的树脂精度不高,导致制件变形较大;若曝光时间过长,正在固化的树脂硬度会比较高,但是其收缩也会比较明显,同时会在固化层和树脂槽之间会产生真空,真空力会使打印金属平台上升时所产生的拉力增大,容易造成固化层脱落遗留在树脂槽中,导致打印物件制造失败。通过比较不同曝光时间下样品的凝胶含量和双键转化率两大指标,确定样品随着曝光时间的增加固化程度也在不断增加;然后通过比较不同曝光时间下样品的拉伸储能模量,发现样品随着曝光时间的增加力学性能也随之增强。通过综合比较固化程度、成型力学性能、成型精度三大因素,确定整体成型最佳曝光时间。通过两个分层试验验证了前述最佳曝光时间的合理性。     

室温快固型环氧树脂的研究

以环氧树脂E-51和T-31固化剂为主体研究了一种新型的室温快速固化环氧树脂体系。对树脂的配方、固化行为和力学性能进行了研究。结果表明：树脂体系能在30min左右固化;在清洁粘接面的抗剪强度达到15．56MPa,油面抗剪强度能达到9．85MPa;树脂固化物的抗拉强度达到36．11MPa,但冲击性能稍差。     

变速光固化连续液面成型方法

连续液面成型工艺(Continuous Liquid Interface production,CLIP)自问世以来就以其惊人成型效率和良好的加工质量,在光固化快速成型领域备受瞩目。但是,树脂的流动性能和固化性能共同影响着工件的成型速度。横截面较大部分的成型速度受到树脂流动速度的限制,而横截面较小的部分主要受到树脂固化速度的限制。因此,针对上述问题,提出一种基于工件模型信息的变速运动方案,并通过对掩膜图像进行灰度处理,改变投影机辐照度,使工件达到最佳固化精度。实验结果表明利用该方法,在保证精度情况下,能最大程度兼顾树脂流动性和固化性能,实现更大成型效率。     

环氧树脂胶粘剂微波固化研究

利用自主研制的腔外加热式微波设备固化环氧树脂胶粘剂,采用差示扫描量热分析(DSC)、红外光谱(FT-IR)及扫描电子显微镜(SEM)分析方法,考察了微波与加热两种固化方式下环氧树脂胶粘剂的固化行为.结果表明:微波固化不能改变固化的最终产物,但能显著提高胶粘剂的固化速度,在固化转化率相同的情况下,微波固化时间是加热固化的1/24;微波能有效改善纳米粉体与树脂基体之间的相容性,提高界面结合性能.     

七、非热压罐成型技术在航空航天大型复合材料结构件中的应用取得重大突破

固化工艺作为树脂基复合材料构件最终成形必要的工序之一,对树脂基复合材料最终性能和其制造成本起着至关重要的作用。近几年,为克服热压罐固化工艺在成型复合材料构件时存在的能耗高、成形时间长、固化过程难以控制等工艺问题,以及复合材料构件大小受热压罐容积限制,且热压罐设备成本很高等设备问题,国外积极研发成本低廉、周期时间短的非热压罐固化成型工艺及装备技术。2014年,非热压罐固化成型技术在航空航天大型复合材料构件中的应用取得重大突破：非热压罐成型的直径5.5m运载火箭复合材料液氢贮箱成功通过性能测试;非热压罐成型技术首次用于飞机机身、机翼等主承力构件的批生产;开发出新型的自动铺带+非热压罐固化复合的工艺装备。     

立体光造型成型材料的制备

以环氧树脂E-51和丙烯酸为基本原料,合成了立体光造型成型材料光敏树脂,通过比较不同树脂体系的固化度及显微硬度,优化了光敏树脂合成工艺;用硅烷偶联剂处理后的SiC纤维对光敏树脂进行了增强,比较了光敏树脂增强前后固化件的抗拉强度.结果表明:预聚物与单体三翔甲基丙烷三丙烯酸的质量比为2:1、光引发剂质量分数为3.5%时,树脂体系固化度最高,硬度指标较理想;光敏树脂经SiC纤维增强后,抗拉强度得到提高.     

光-热双固复合材料3D打印成型数值模拟及实验验证

光-热双固化碳纤维增强复合材料3D打印成型综合了增材制造零件高精度无模快速成型和热固化基质材料力学性能优良的优势,具有广阔的应用前景。针对光-热双固化复合材料制件变形带来的制件疲劳寿命降低以及连接装配损伤等问题,综合考虑光固化动力学、热固化动力学及固化变形建立了光-热双固复合材料成型的多物理场理论模型,研究了复合材料光-热双固3D打印成型过程中单层固化厚度、光-热双固数值材料组分及纤维含量和长径比对制件变形的影响,并通过实验验证了模型及理论分析结论的正确性。结果表明,增加单层固化厚度从而减少分层数可以降低制件固化后的应力应变和翘曲变形;光-热双固化树脂中光固化树脂分数增加会使制件的翘曲变形量增大;提高纤维体积分数和纤维长径比可以降低制件膨胀系数,从而降低制件的翘曲变形量。复合材料光-热双固化3D打印成型过程的多物理场建模计算方法可以为相关研究提供借鉴,基于该方法的研究结果对于优化工艺参数从而提升成型质量具有参考价值。     

催化剂用量对聚苯醚改性氰酸酯树脂固化及性能的影响

以乙酰丙酮钴为催化剂,对质量比为1···1的低相对分子质量双端羟基聚苯醚与双酚A型氰酸酯树脂进行热固化反应,研究了催化剂质量分数(0～0.05%)对改性树脂固化及性能的影响。结果表明:改性树脂的凝胶时间随着催化剂含量的增加或温度的升高而缩短,当温度高于180℃时,凝胶时间随温度的变化不明显;固化反应温度随着催化剂含量的增加而降低;催化剂含量越高,改性树脂的初始储能模量越大,交联密度越大,玻璃化温度越高;随着催化剂含量的增加,改性树脂的介电常数和介电损耗呈先降低后升高的趋势,吸水率降低;当催化剂质量分数为0.03%时,改性树脂的固化反应温度为160℃,玻璃化温度为210℃,吸水率为0.48%,介电常数为3.51,介电损耗为5.20×10~(-3),性能最佳。     

解码环氧树脂胶粘剂及其胶粘技术

环氧树脂胶粘剂是以环氧树脂为主体配制而成的。树脂大分子末端有环氧基,链间有羟基和醚键,并在固化过程中还会继续产生羟基和醚键,结构中含有苯环和杂环,这些结构决定了环氧树脂胶粘剂具有优异的性能。环氧树脂胶粘剂是一种使用历史较久,     

动态负载热机械分析(DLTMA)技术及其应用

介绍动态热机械分析技术的基本原理和功能,通过聚苯乙烯、聚苯酯、环氧树脂的玻璃化转变、环氧树脂黏合剂的固化反应、环氧树脂粉末涂料固化凝胶点、乙丙三元橡胶后硫化反应、聚对苯二甲酸乙二醇酯冷结晶、交联聚乙烯熔点和不同弹性体密封材料性能等的DLTMA测试和分析,说明了DLTMA在聚合物方面的各种应用。     

固化方式和纤维表面处理对碳纤维-树脂界面化学组成的影响

对碳纤维进行低温等离子法表面处理,分别在室温和微波固化条件下将碳纤维与环氧树脂复合成型,制备出碳纤维复合材料.采用原子力显微镜、拉曼光谱对碳纤维表面形貌和微观结构进行表征,采用扫描电镜和能量散射光谱对碳纤维-树脂界面区形貌和元素分布进行表征.结果表明,碳纤维经处理后,表面无序结构比例增大,有利于提高纤维的微波吸收能力,使微波固化复合材料的界面结合比室温固化复合材料更牢固.经过表面处理的碳纤维与树脂形成良好的化学键合,S i元素在复合材料界面区发生偏聚.     

二甲苯聚酯及玻璃钢

我们用二甲苯-甲醛树脂与顺丁烯二酸反应,以二甲苯-甲醛树脂代替通常生产不饱和聚酯树脂所用的丙二醇和苯酐,制成一个新型不饱和聚酯(牌号2608)。该树脂可用苯乙烯作交联剂,以过氧化苯甲酰-二甲基苯胺或过氧化环已酮-环烷酸钴系统游离基引发共聚,可在室温条件下固化,接触成型以制造玻璃钢制品。也可用邻苯二甲酸二丙烯酯作交联剂,提高其耐热性。该树脂粘度较低,对无机填料及玻璃纤维的浸润性好,制品固化放热量较低,收缩性小。该树脂受潮后性能好,具有良好的高频绝缘性能,可用作热带绝缘材料及高频绝缘材料。利用传统的不饱和聚酯树脂的成型方法,可制成玻璃钢,制品具有良好的机械性能和优良的耐酸耐碱性能,是一种良好的化工防腐蚀材料和工程结构材料。     

AE型树脂的固化及其力学性能的研究

由丙烯酸(A)与双酚A型环氧树脂(E)经酯化加成反应而得的产物称之为AE型树脂。这类树脂经交联固化后,由于主链丙烯酰基(CH_2=CH-COO-)的柔性和较疏的交联密度(交联点间链段的平均分子量Mc>400),赋予这类树脂以较好的韧性。我们在上一篇报导中,介绍了这类树脂的合成方法和冲击韧性,本文拟就这类树脂的固化以及它的力学性能与分子结构之间的依赖关系作一比较全面的探讨。     

干式电力变压器凝胶固化炉的优化设计

局部放电量是衡量干式电力变压器质量主要指标之一,局部放电量超标时,会影响变压器的运行寿命而危及用电安全.目前常用的凝胶固化炉在凝胶阶段时,沿线圈高度方向上的温度基本是一致的,凝胶时整个线圈同时释放出大量的应力,引起线圈开裂和内部产生气泡从而造成局部放电量增加.因此根据环氧树脂的特性优化线圈的凝胶固化工艺,同时配合工艺对凝胶固化炉的结构进行优化设计,保证凝胶固化炉满足优化后的工艺要求,达到沿线圈高度方向分阶段凝胶和分阶段释放应力的目的,最大限度地降低树脂凝胶时释放的应力,避免线圈在凝胶固化时开裂和在线圈内部产生气泡,从而降低变压器的局部放电量.试验结果表明,采用优化结构的倒梯度凝胶固化炉浇注的线圈,变压器局部放电量可以控制在5 pC以内,远远低于国家标准规定的10 pC限值,可以大幅度提高变压器的运行寿命.     

实用耐热型橡胶制品模具填缝密封剂的研制

针对普通橡胶制品模具间隙的填充需要,开发出一种可以长时间耐200℃的填缝密封剂。该密封剂以环氧树脂为主要组分,以甲基四氢苯酐作固化剂,以2-甲基-4-乙基咪唑为催化剂,通过加入适量耐热性填料提高密封剂的耐热性能,加入适量气相白炭黑调节固化前树脂的黏度和固化物收缩率。在多个普通硫化平板使用的油封、水封模具上使用表明,该密封剂可有效地填充模具模片之间的间隙,且不易被硫化压力挤出。     

中型高压电机用真空压力浸渍树脂体系与线圈绝缘电热性能和应用工艺关系的研究

该项目系统地分析了国内外现有的VPI浸渍树脂的技术水平,详细研究的环氧树脂类四种固化体系浸渍树脂组成与性能的关系,对影响浸渍树脂贮存期和线圈绝缘电热性能、温度指数的主要因素及其影响结果做了全面深入的探讨,从而提出了今后发展VPI浸渍树脂的方向和措施。     

连续液面成型工艺中粘附力形成的机理研究

连续液面成型工艺利用氧阻聚效应,将固化层和基底之间的固-固分离转变为固化层和液态树脂间的固-液分离,显著减小了分离力,提高了工艺的可靠性,然而在剥离瞬间固化层与液态树脂之间的粘附力仍然制约着打印速度及工艺可靠性。通过理论分析、数值模拟和试验测量对粘附力的形成机理进行了系统研究。结果表明:固化层与树脂之间的负压吸力是粘附力形成的主要原因,负压吸力随阻聚区厚度的增加而减小,随着打印截面面积的增加而增大;通过模拟连续液面成型过程,在线测量了不同阻聚区厚度下的粘附力,实验结果与理论分析和数值计算结果吻合较好。     

离子液体改性环氧树脂复合材料摩擦学性能研究

为探讨离子液体的加入对环氧树脂固化过程及摩擦学性能的影响,制备离子液体(1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐)改性环氧树脂复合材料,并通过红外光谱、核磁共振氢谱、扫描电镜元素分析等考察离子液体在环氧树脂中的存在及分散状态,分析离子液体含量对复合材料动态热力学性能及减摩抗磨性能的影响.结果表明:离子液体与环氧树脂本体及固化剂...     

T300/AG80复合材料U形结构件成型残余应力的有限元模拟

利用ABAQUS有限元软件建立T300碳纤维增强AG80环氧树脂(T300/AG80)复合材料U形薄壁结构件模型,研究了热压固化成型过程中的应力和回弹变形量(同步模拟脱模)变化以及脱模后的残余应力分布,通过小孔试验法对残余应力模拟结果进行了验证.结果表明:成型过程中,U形结构件侧壁和底面的应力和回弹变形量均随时间延长而...     

热固性树脂固化过程热膨胀与收缩系数测量装置

由于热固性树脂固化过程中固化度、热膨胀和固化收缩之间强耦合,常规仪器无法测量热膨胀系数和固化收缩率。为解决这一问题,基于PVT-α法开发了热膨胀系数与固化收缩率测量装置。通过热流传感器和热电偶确定反应热和固化温度,积分反应热确定固化度;通过位移传感器确定体积变化。将体积变化与固化度变化相结合,解耦热膨胀和固化收缩体积,实现热膨胀系数与固化收缩率的测量。为验证装置可行性,测量了硅橡胶材料的热膨胀系数,误差为4.93%。对热固性树脂(环氧树脂E-51)进行了固化过程热膨胀系数和固化收缩率测量,热膨胀系数随固化度α呈线性变化：CTE_cross(α)=8.265 1×10^-4(1-α)+7.566 4×10^-4α(1/℃),固化收缩率为1.87%。本文开发的装置可以为热固性树脂固化过程热膨胀系数和固化收缩率测量提供手段。