環氧樹脂微波固化行為的研究
作為基體材料,環氧樹脂在微波場下的固化機理、固化特征及固化物性能對探索其復合材料的微波固化規律具有重要的參考價值和指導意義。因此,有關環氧樹脂的微波固化行為研究一直備受人們關注。研究的內容有微波輻射方式對固化的影響、不同的環氧固化體系的微波固化特征及環氧固化產物的性能等。研究不同的微波輻射方式對固化的影響是探索環氧樹脂微波固化機理和優化固化工藝參數的重要途徑之一。從有關文獻了解到,國外研究者以雙酚A環氧樹脂(DGEBA)和多元胺為反應物,設計了連續微波和脈沖微波固化環氧樹脂試驗體系,研究了這兩種固化方式對環氧樹脂固化行為的影響,并對其固化機理進行了探索。他們的實驗研究基本上證實了微波固化反應中明顯的熱固化特征及“非致熱”效應的存在。
實驗比較兩種固化方式所得的固化產物的彈性模量基本相同,得出兩者的網絡結構基本相同的結論,并認為脈沖輻照在低頻下具有比連續微波輻照更高的效率,調整脈沖寬度可以改變反應的選擇性。
為進一步掌握環氧樹脂的微波固化特點,研究人員 對各種不同的環氧樹脂固化體系在微波場下的固化行為及產物性能進行了廣泛的研究。其對象有環 多元胺、環 聚氨酯及環氧/酸酐等,其中以環 多元胺固化體系為主要的研究對象,如DGEBA/DDM(二氨基二苯甲烷)、DGEBA/DDS(二氨基二苯砜)、DGEBA/mPDA(間苯二胺)等體系。在研究中一般采用紅外光譜(FTIR)、差示掃描量熱法(DSC)、熱重分析法(TG)和熱膨脹儀等分析手段和設備,對環氧樹脂微波固化體系的固化度、玻璃化轉變溫度(Tg)、熱分解溫度以及熱膨脹系數(僅)進行了測定,揭示出各種環氧固化體系的微波固化行為差異和固化規律,并通過對固化產物的力學性能試驗,比較微波固化對產物性能的影響。從目前主流研究結果的分析中可得出這樣的結論:①大部分環氧樹脂固化體系在微波場下的固化速度均有所提高,但提高的幅度不同,這說明微波對環氧固化體系具有選擇性;②微波固化對產物力學性能的影響目前還存在爭議,但總體上講影響不是很大;③大多數的研究試驗均證實,微波固化對提高產品的耐熱性具有積極的作用。也有部分研究對微波固化的積極作用持否定觀點。Marand和Graybeal_4 認為在固化反應前期,微波可提高反應速率,但在后期降低反應速率并終導致固化度的下降。Mijovic與wijaya_5 同樣研究了上述體系,但報導反應速率和固化產品的Tg均有不同程度的下降。Mijovic等人還利用紅外技術研究了微波固化與熱固化的交聯動力學,認為從動力學的角度,微波并不能加速反應,不存在“非熱效應”。由于微波固化機理和影響機制還不清楚,造成研究結論截然相反。原因還很難確定,一般認為這可能是因為微波場下溫度難以直接測量,存在著溫度和壓力控制滯后,再加上微波容器的空間形狀對電磁場分布有一定影響,導致出現研究偏差。
實驗比較兩種固化方式所得的固化產物的彈性模量基本相同,得出兩者的網絡結構基本相同的結論,并認為脈沖輻照在低頻下具有比連續微波輻照更高的效率,調整脈沖寬度可以改變反應的選擇性。
為進一步掌握環氧樹脂的微波固化特點,研究人員 對各種不同的環氧樹脂固化體系在微波場下的固化行為及產物性能進行了廣泛的研究。其對象有環 多元胺、環 聚氨酯及環氧/酸酐等,其中以環 多元胺固化體系為主要的研究對象,如DGEBA/DDM(二氨基二苯甲烷)、DGEBA/DDS(二氨基二苯砜)、DGEBA/mPDA(間苯二胺)等體系。在研究中一般采用紅外光譜(FTIR)、差示掃描量熱法(DSC)、熱重分析法(TG)和熱膨脹儀等分析手段和設備,對環氧樹脂微波固化體系的固化度、玻璃化轉變溫度(Tg)、熱分解溫度以及熱膨脹系數(僅)進行了測定,揭示出各種環氧固化體系的微波固化行為差異和固化規律,并通過對固化產物的力學性能試驗,比較微波固化對產物性能的影響。從目前主流研究結果的分析中可得出這樣的結論:①大部分環氧樹脂固化體系在微波場下的固化速度均有所提高,但提高的幅度不同,這說明微波對環氧固化體系具有選擇性;②微波固化對產物力學性能的影響目前還存在爭議,但總體上講影響不是很大;③大多數的研究試驗均證實,微波固化對提高產品的耐熱性具有積極的作用。也有部分研究對微波固化的積極作用持否定觀點。Marand和Graybeal_4 認為在固化反應前期,微波可提高反應速率,但在后期降低反應速率并終導致固化度的下降。Mijovic與wijaya_5 同樣研究了上述體系,但報導反應速率和固化產品的Tg均有不同程度的下降。Mijovic等人還利用紅外技術研究了微波固化與熱固化的交聯動力學,認為從動力學的角度,微波并不能加速反應,不存在“非熱效應”。由于微波固化機理和影響機制還不清楚,造成研究結論截然相反。原因還很難確定,一般認為這可能是因為微波場下溫度難以直接測量,存在著溫度和壓力控制滯后,再加上微波容器的空間形狀對電磁場分布有一定影響,導致出現研究偏差。










































