一种解决厚壁拉挤型材端面裂纹的方法及其机理分析

为解决厚壁拉挤型材端面裂纹问题,本文设计了六组树脂配方,配方中固化剂用量保持不变,只改变低收缩剂用量。首先对不同配方在不同升温速率下进行DSC测试,经数据处理得出固化反应活化能及指前因子,并结合固化动力学分析固化反应,推断出最佳树脂配方;然后应用六组配方进行35 mm×20 mm实心矩形材的拉挤生产,通过产品端面比较得出了最佳树脂配方,同理论分析结果一致。通过理论分析与实践结合,得出厚壁拉挤型材端面裂纹产生的原因,并总结出一定的规律。结果表明,当低收缩剂加入量为25份,拉挤速度为0.12 m·min~(-1),凝胶区温度为90℃,固化区温度为100℃时,生产的35 mm×20 mm实心矩形材力学性能优良,能够满足使用要求,并应用于拉挤生产实践中,可为拉挤型材的生产质量控制提供指导。     

DSC法研究聚异氰酸酯/环氧树脂胶粘剂的固化反应动力学及固化工艺

采用差示扫描量热法(DSC)研究了聚异氰酸酯/环氧树脂的固化过程,研究了不同配比对固化反应的影响、固化度与固化温度的关系,计算了固化反应表观活化能和反应级数,确定了聚异氰酸酯/环氧树脂胶粘剂的固化工艺。结果表明:胶粘剂中固化剂的含量对环氧树脂的固化反应过程有显著的影响,随着聚异氰酸酯含量的增加,固化放热量增加。当聚异氰酸酯的含量达到1.2份时,固化反应放热量达到最大值;在不同升温速率下,体系固化温度有很大差异,随着升温速率的提高,固化温度升高。通过动力学计算得到体系最佳固化温度为108℃,固化时间为6—8h,固化体系的活化能为43.31kJ/mol,反应级数为1.17。     

树脂基复合材料内外协同固化工艺仿真与分析

在采用传统内固化工艺对厚壁壳体成型时,内层温度往往不足以满足其固化要求或者加热时间过长,因此通常采用多次缠绕多次固化的成型工艺,耗能高、效率低,不但大大提高了成本,也难以保证产品质量。因此本文提出了内外协同固化新工艺并介绍其原理,建立纤维树脂复合材料厚壁壳体内外协同固化过程的传热模型和固化动力学模型,通过有限元软件ANSYS和APDL语言开发内外协同固化过程数值模拟程序,实现了厚壁壳体内外协同固化过程中温度和固化度的分布及其变化规律的数值模拟研究。对新工艺的数值模拟结果表明,随着外温和预热温度的不断增大,中心节点的温度、固化度和应变波动较大;厚壁壳体内外协同固化的时间很短,是传统固化时间的1/3。     

湿法缠绕用次中温固化的环氧树脂配方

采用自制改性液态芳香胺制得一种低粘度次中温固化环氧树脂体系，通过不同升温速率下的固化过程DSC扫描，研究了该体系的固化反应动力学，并据其优化了体系的固化制度。结果表明，该体系的表观固化反应活化能为38．54kJ／mol，反应级数为0．84。固化度和FT—IR测试表明，体系可在90℃次中温环境中达到固化完全。体系综合性能优良，可满足复合材料湿法缠绕成型对高性能树脂基体的要求。     

UV固化彩色涂料固汇性能的研究

从光引发剂、涂膜厚度,单体,颜料几个方面研究了影响红、黄,蓝３种体系紫外光固化涂料固化速度的因素。光引发剂含量为最优值时,固化速率强达最大。不同颜料对固化速度的影响不同,但无论哪一种颜料,随着颜料含量的增大,固化速度都降低。涂膜厚度对固化速率的影响很大,涂膜厚度对固化速率的影响很大涂膜越厚,固化速率越低,一定含量的多官能度单体可提高固化速率。     

DSC法研究聚异氰酸酯／环氧树脂胶粘剂的固化反应动力学及固化工艺

采用差示扫描量热法(DSC)研究了聚异氰酸酯／环氧树脂的固化过程,研究了不同配比对固化反应的影晌,固化度与固化温度的关系,计算了固化反应表观活化能和反应级数,确定了聚异瓤酸酯／环氧树脂胶粘剂的固化工艺。结果表明:胶粘剂中固化剂的含量对环氧树脂的固化反应过程有显著的影响,随着聚异氰酸酯的增加,固化放热量增加。当聚异氰酸酯的含量达到1．2份时,固化反应放热量达到最大值;不同升温速率下,体系固化温度有很大差异,随着升温速率的提高,固化温度增加。通过动力学计算得到体系最佳固化温度为108℃,固化时间为6-8h,固化体系的活化能为43．31kJ／mol,反应级数为1．17。     

分层反压注射成型厚壁光学透镜的工艺分析

为了研究反压压力对成型厚壁光学透镜的影响,利用自行开发的分层反压注射成型厚壁光学透镜的实验方案,通过正交实验优化设计开展了工艺参数优化实验,研究了在不同分层方式下内外层反压压力对对厚壁光学透镜光学性能的影响,从而根据正交优化参数组合成型具有优异光学性能的理想厚壁光学透镜。正交实验研究结果表明,使用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为厚壁光学透镜的原材料进行分层反压注射成型,能够有效减少厚壁光学透镜收缩率,同时随着内外层反压压力的提高,厚壁光学透镜的透光率和折射率均不同程度的得到提高,透镜光学性能优异。     

API固化反应过程的特性研究

使用不同性能的多官能度异氰酸酯作为水性高分子异氰酸酯(API)胶粘剂的交联固化剂,当主剂与交联固化剂混合均匀时,考察了不同种类羧基丁苯(SBR)胶乳及不同性能的交联固化剂对胶粘剂在固化过程中的黏度、胶接剪切强度和固化速率的影响,探索了API胶粘剂的固化反应机制,并且利用差示扫描量热(DSC)法研究了API胶粘剂的固化反应速率随温度变化的规律。研究结果表明,SBR-1的适用期达到2h,最大剪切强度为5.5 MPa;交联固化剂的种类是影响API胶粘剂适用期和胶接性能的重要因素,环境温度和胶液调配后的放置时间是影响API胶粘剂固化反应速率的重要因素。     

糠醛对酚醛树脂固化反应动力学影响的研究

采用DSC法研究不同升温速率下糖醛(FUF)/酚醛树脂(PF)体系的固化行为,结合Kissinger方程和Ozawa方程分析了不同含量的糠醛对FUF/PF固化反应动力学的影响。结果表明:随着糠醛的加入,固化反应温度略有降低;当糠醛用量超过5%时,酚醛树脂固化反应活化能迅速下降,由138 J/g降至115 J/g;随着温度升高,Ozawa指数下降,同时糠醛的加入也会降低Ozawa指数,但当糠醛含量达到7%时,在高温时Ozawa指数略微升高。     

环氧树脂增韧固化剂固化反应的FT-IR研究

使用环氧-三乙烯四胺缩聚物G(Epon828-TETA)及其环氧油酸辛酯改性物(G1)作为环氧树脂(Epon828)的固化剂,通过傅立叶变换红外光谱(FT-IR)法,比较研究了G/Epon828和G1/Epon828两个固化体系的动态等温固化过程,并能进一步对两个固化体系固化初期的固化反应进行了动力学研究.结果表明:两个固化体系的环氧基转化率都在较短时间内达到较高水平,随时间的延长,转化率上升缓慢并逐渐趋于恒定;固化温度越高,转化率越高;固化反应的反应速率在开始时很快达到最高,随反应时间的延长,反应速率逐渐下降并趋于稳定,并且固化温度越高,反应速率越高;但在相同的固化温度下,G/Epon828固化体系的转化率始终高于G1/Epon828固化体系.前者的固化反应速率在初期也大于后者;G/Epon828和G1/Epon828固化体系的固化反应均属一级反应,在相同的环氧基转化率时,前者的反应活化能和指前因子均小于后者.     

橡胶厚制品硫化温度与等效硫化时间的测定

为了了解橡胶厚制品硫化过程中各部位的热历程，采用了直接测量法，即将测温热电偶埋设于制品的指定位置以测量其温度变化，然后用相对硫化速率表求得各部位在不等温硫化过程中对应于基准温度下的等效硫化时间，并与相应半成品基准温度下的正硫化时间进行比较，用以分析其实际硫化程度。采用此方法对某些厚制品进行了实际测量，发现测量结果可以反映实际情况，并可对提高制品质量提供十分有益的指导和帮助。     

Influence of moisture content on curing behavior of two-step phenolic molding compounds

Using prepared and commercial two-step phenolic molding compounds, the influence of moisture on their curing behavior was examined by the disk cure test and the solvent extraction method for the early and middle stages of the curing process, respectively. It was determined that moisture in the compounds could enhance the curing rate and the degree of cure as well as flowability. A possible mechanism explaining the acceleration of curing was proposed, suggesting that moisture might facilitate catalytically the decomposition of hexamine or hexamine-novolac adduct into reactive low molecular weight materials, which could then easily react with a resin even in a state of fairly advanced cure due to their facile diffusion.     

CNBR／CB硫黄硫化体系胶料的硫化特性的研究

研究了ＣＮＢＲ／ＣＢ硫黄硫化的三种硫化体系胶料的硫化特性，结果表明：无硫硫化体系的胶料具有较长的焦烧时间和中等的硫化速度；低硫体系中，硫黄的用量对胶料的焦烧时间和硫化速度影响不大，但用秋兰姆类和次磺酰胺类促进剂并用的低硫体系，胶料具有较短的焦烧时间和较高的硫化速度；常规硫化体系胶料具有最短的焦烧时间和最高的硫化速度。     

有机酸改性咪唑环氧树脂固化促进剂的研究

二氰二胺作为环氧树脂的潜伏性固化剂,其固化物机械性能和介电性能优异。但由于二氰二胺与环氧树脂相溶性差,得不到均匀的组成物,且环氧树脂/二氰二胺体系的固化过程需在高于160℃的温度中进行。利用不同含量的有机酸与咪唑3位氮原子中和,改性生成的盐作为环氧树脂/二氰二胺体系固化促进剂,对该体系进行了改进,使其能够在中温(90～120℃)条件下固化。利用IR对改性产物进行了表征,并对未加促进剂的环氧树脂/双氰胺体系和以咪唑及有机酸改性咪唑为促进剂三种体系分别进行了差热分析。结果表明,有机酸改性咪唑促进剂可以使环氧树脂/二氰二胺体系的固化温度降低近50℃,并且适用期显著增加,长达141d,耐水性和耐热老化性能增加。     

Gradient curing process in the mixed epoxy system and property analysis of the cured products

To improve the high-temperature mechanical properties of room temperature cured epoxy resin, a mixed curing agent was used and the curing process was studied under a temperature ramp. The tests including gelation time, differential scanning calorimetry, dynamic thermomechanical analysis, and flexural strength were taken to evaluate the changes in pot life, reaction process, heat resistance, and mechanical properties, respectively. The analysis then focused on the extent of cure. Meanwhile, the effects of non-reactive diluent on the curing process and product properties were analyzed. Results showed that the resin system containing the mixed curing agent possessed an exquisite characteristic when the temperature rose slowly to 363 or 393 K. The system could be preliminarily solidified in an hour and a half at normal temperature, and then in the heating-up environment, curing reactions initiated by different types of curing agents took place, caused the curing degree to exhibit certain gradient and increase to greater than 95% quickly. The glass transition temperature and the mechanical stability at high testing temperatures of the cured products were therefore improved. When dibutyl sebacate was added into the system as the diluent, the curing reaction was postponed, the curing degree was slightly increased; however, the glass transition temperature and mechanical properties at high temperatures were apparently decreased.     

橡胶厚制品硫化工艺优化的数值模拟研究

利用ANSYS热分析模块,得到圆柱形橡胶厚制品在传统工艺条件下的温度变化过程,并绘出制品不同位置胶料的硫化效应曲线。根据橡胶材料的硫化条件,计算得到其最小硫化效应及最大硫化效应,结果发现传统工艺条件下的制品在内层达到最小硫化效应时外层严重过硫。改变工艺条件,通过APDL参数化语言设计,实现由5级硫化温度与9级硫化加热时间组成的45组不同工艺条件的循环分析、结果存储及自动筛选,得到硫化质量满足要求且效率相对较高的工艺组别。结果表明,采用APDL参数化语言,进行数值模拟分析,能够实现橡胶厚制品硫化工艺条件的优化设计。     

Equivalent processing time analysis of glass transition development in epoxy/carbon fiber composite systems

The cure kinetics and glass transition development of a commercially available epoxy/carbon fiber prepreg system, DMS 2224 (Hexel F584), was investigated by isothermal and dynamic‐heating experiments. The curing kinetics of the model prepreg system exhibited a limited degree of cure as a function of isothermal curing temperatures seemingly due to the rate‐determining diffusion of growing polymer chains. Incorporating the obtained maximum degree of cure to the kinetic model development, the developed kinetic equation accurately described both isothermal and dynamic‐heating behavior of the model prepreg system. The glass transition temperature was also described by a modified DiBeneditto equation as a function of degree of cure. Finally, the equivalent processing time (EPT) was used to investigate the development of glass transition temperature for various curing conditions envisioning the internal stress buildup during curing and cooling stages of epoxy‐based composite processing. © 2002 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 84: 144–154, 2002; DOI 10.1002/app.10282     

邻苯二甲酸二烯丙基酯树脂固化特性的研究

运用示差扫描量热(DSC)法研究了邻苯二甲酸二烯丙基酯(DAP)树脂的固化反应历程。讨论了引发剂对DAP固化特性的影响,并由DSC曲线得到了DAP树脂的固化工艺和动力学参数。通过固化度、FT-IR的测试对DAP树脂在中温条件下的固化情况进行了研究。结果表明:在过氧化二异丙苯(DCP)固化体系中引入BPO可以使DAP树脂在更低温度下引发固化;在BPO、DCP用量均为2%的条件下,确定了体系的凝胶温度、固化温度、后处理温度分别为:100.5℃,124.3℃,137.8℃,表观活化能为129.3 kJ/mol,反应级数为0.950。固化度、FTIR的测试结果表明:DAP树脂在中温条件下可以固化得较完全。     

Resin‐transfer molding of natural fiber–reinforced plastic. I. Kinetic study of an unsaturated polyester resin containing an inhibitor and various promoters

In this study an autocatalytic model was used to describe the cure of a polyester system containing various promoters and an inhibitor. The effect of the initiator concentration was investigated. Isothermal DSC measurements were used to determine the kinetic parameters for the curing reaction. The rate of curing increased with increasing initiator concentration. The parameters were found to be temperature dependent. The nonlinear regression analysis showed that by fixing one parameter at a constant value the temperature dependency of the other parameters was described by simple relationships. The model was then compared to the experimental data. The reaction rate could be predicted fairly well in a wide range of temperatures. These results will be used to model the cure of this resin in a resin transfer‐molding (RTM) process. © 2003 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 89: 2553–2561, 2003     

促进剂ZBEC对天然胶乳胶膜的硫化及力学性能的影响

研究了二苄基二硫代氨基甲酸锌(ZBEC)、二乙基二硫代氨基甲酸锌(ZDC)以及氧化锌(ZnO)和硫化温度对天然胶乳配合胶膜的硫化及力学性能的影响。结果表明,随着促进剂ZBEC、ZDC、ZnO用量的增加和硫化温度的提高,天然胶乳配合胶膜的硫化速度显著提高,且与ZDC相比,ZBEC略快。当ZBEC用量从0.5份增加到1.5份时,定伸应力、拉伸强度、撕裂强度先增加后减小。当ZDC用量从0.5份增加到1.5份时,定伸应力、拉伸强度随之增大,撕裂强度先增大后减小。随硫化温度的提高,以ZBEC为促进剂的硫化体系及以ZDC为促进剂的硫化体系的硫化胶膜的定伸应力、拉伸强度及撕裂强度均先增大后减小。