拉挤用乙烯基酯树脂的固化行为及固化反应动力学研究

【摘要】：树脂体系的固化行为和固化反应动力学研究对材料的生产加工具有理论指导意义。本论文主要通过DSC、DMTA、FTIR、力学测试等方法研究了拉挤用乙烯基酯树脂HETRON 922在不同固化剂体系下的交联固化行为,分析了固化剂的类型及用量对树脂固化行为及其性能的影响,确定其固化反应动力学参数和最佳固化剂体系以及最佳固化工艺条件,为确定整个拉挤成型工艺参数奠定基础,制备乙烯基酯树脂拉挤复合材料,并对其力学性能进行测试分析。 通过差示扫描量热法(DSC)分析了固化剂的类型及用量对树脂固化反应放热的影响,发现不同反应活性的过氧化物固化剂联用存在协同效应,使固化反应温度适中,树脂固化放热量增大,固化反应更加充分;然后通过红外光谱(FTIR)分析了树脂在不同固化剂体系下的固化度,认为采用不同活性的联用固化剂体系可以在相对较少的用量下有效地提高树脂固化度。 通过对树脂浇注体静态力学性能及动态机械热分析的研究,综合评价了树脂的固化反应行为对固化物的性能影响,认为不同活性的固化剂联用在含量为1.0%时可以同时提高树脂固化度和扩大聚合物网络,使树脂浇注体拥有良好的力学性能和耐热性。 WP=4 采用非等温DSC法研究了乙烯基酯树脂体系固化反应动力学,用Kissinger方程、Ozawa方程和Crane方程求得了树脂体系固化反 应的表观活化能和反应级数,并求出了树脂固化的特征温度。 通过等温DSC分析了不同温度下树脂固化反应的经验动力学模型(自催化动力学模型),研究了 , 以及 的关系,并通过非线性最小二乘法模拟求出了固化反应动力学方程的各参数,并将模拟结果与实验结果进行了比较,认为 和 互相独立的自催化动力学模型比 的模型更好地适合于乙烯基酯树脂中高温固化反应的实验结果。 通过1H核磁共振谱(NMR)求得了树脂中苯乙烯单体双键与乙烯基酯单体双键的摩尔比值。进而通过等温FTIR分别分析了树脂中乙烯基酯单体、苯乙烯单体和树脂总体碳碳双键的 的关系,并求出了 的关系,进而分析了固化产物的结构组成和树脂的固化机理。 基于以上对乙烯基酯树脂固化特性和固化动力学的研究结果和本课题组以往的工作,采用生产规模的拉挤设备制备了碳纤维/乙烯基酯树脂复合材料,并进行了力学、DMTA及SEM测试,重点分析比较了不同拉挤速度下复合材料后固化处理前后的力学性能和耐热性能,研究了不同拉挤速度和后固化处理对复合材料性能的影响。