光固化UPR復(fù)材研究趨廣
日期：2009-04-24
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不飽和類聚酯樹脂作為復(fù)合材料的主要基體具有優(yōu)良的機械性能、電學(xué)性能和耐化學(xué)腐蝕性能，原料易得，加工工藝簡單，實用價值高，其生產(chǎn)和加工工業(yè)發(fā)展極為迅速。紫外光固化對光源提出了較高要求，提高了固化成本。其致命弱點是環(huán)保安全性不好，厚膜固化性能不佳。為解決這兩個問題，選擇比紫外線透過性能更好更安全的可見光進(jìn)行固化，一直是國內(nèi)外研究的熱點。上海昭和高分子有限公司乙烯基樹脂技術(shù)部介紹了一種新型的可見光固化樹脂。從固化物的物理性能和耐腐蝕性能比較可以看出，可見光固化比常見的過氧化物固化，性能相當(dāng)、甚至更佳。使用可見光而不是對人體有害的紫外光，十分安全。它的應(yīng)用范圍極廣、固化快速，苯乙烯的揮發(fā)更少；作業(yè)簡單，無需加促進(jìn)劑和固化劑，提高生產(chǎn)效率的同時，大幅度降低施工成本。該類型可見光固化樹脂的開發(fā)，有望大幅降低乙烯基脂樹脂下游企業(yè)的成型施工成本。據(jù)不飽和樹脂網(wǎng)專家介紹，研究各出如下結(jié)論：增大光引發(fā)劑濃度可提高固化速度，并且有佳的濃度值使固化時間達(dá)到短；相同濃度的安息香雙甲醚比安息香乙醚在同樣的輻射時間下固化度高；適當(dāng)減少樹脂稀釋劑可縮短191#樹脂固化時間，佳減少量為樹脂5%。
紫外光固化技術(shù)(UV固化技術(shù))具有無惰性溶劑揮發(fā)，固化時間短，可低溫固化等傳統(tǒng)固化技術(shù)不可比擬的優(yōu)點，稱為新一代綠色工藝。光固化技術(shù)作為一項節(jié)能和環(huán)保型技術(shù)己廣泛應(yīng)用在涂料、油墨、粘合劑、印刷板材、電子工業(yè)、微細(xì)加工和快速成型等許多領(lǐng)域。把固化技術(shù)應(yīng)用到復(fù)合材料制造工藝中，不但可以解決一些工藝難題，而且有利于自動化大規(guī)模的現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)，同時符合現(xiàn)代環(huán)保要求。樹脂基復(fù)合材料的光固化技術(shù)是UV固化技術(shù)近年來又一新的發(fā)展方向。據(jù)不飽和樹脂網(wǎng)專家介紹，光固化技術(shù)應(yīng)用于復(fù)合材料領(lǐng)域有別于其他領(lǐng)域的地方，是制件比較厚(幾個mm甚至幾個cm)，因此研究光固化樹脂體系固化工藝條件與制件厚度間的關(guān)系，對復(fù)合材料光固化工藝的進(jìn)行有很大的指導(dǎo)意義。北京航空航天大學(xué)選用T20、651兩種光引發(fā)劑，分別配制引發(fā)劑濃度為0.25、0.5、1、2wt%的不飽和聚酯體系。通過測定光固化試樣的顯微硬度分析光引發(fā)劑濃度對固化程度的影響。結(jié)果表明提高引發(fā)劑濃度能抑制氧阻聚的作用，但對于較厚的試樣，引發(fā)劑濃度過高會導(dǎo)致固化不完全。該實驗通過研究不同光引發(fā)劑濃度對樹脂體系固化行為的影響，確定光固化樹脂體系的固化工藝。
其優(yōu)點先是由于樹脂體系的上表面裸露在空氣中，上表面樹脂的固化程度受到氧阻聚的影響。在入射光強度不變的情況下，提高引發(fā)劑的濃度可以緩解氧的抑制作用，從而提高試樣的表面固化質(zhì)量；由于紫外光通過樹脂層時會發(fā)生反射、吸收和散射等現(xiàn)象，當(dāng)入射的紫外光強度和引發(fā)劑濃度不變時，各層(除上表面外)的固化程度隨離開表面距離的增大顯遞減關(guān)系；對于本實驗所需要的固化厚度而言，引發(fā)劑的用量要比常規(guī)的UV涂料中所用的用量少。這是因為引發(fā)劑濃度過大，高濃度的自由基將產(chǎn)生于樹脂的近上表面區(qū)，光線在上層就被大量吸收、散射以致到達(dá)試樣深處的光強大大削弱，使得厚制件不能充分固化；對比兩種引發(fā)劑可知，引發(fā)劑TPO的固化性能要優(yōu)于651。據(jù)不飽和樹脂網(wǎng)專家介紹，武漢理工大學(xué)材料學(xué)院研究了光引發(fā)劑、稀釋劑，對通用型191#不飽和聚酯樹脂紫外光固化速度的影響，研究表明光引發(fā)劑種類、稀釋劑含量，對固化速度都有影響且它們的含量有佳值。對于191#不飽和聚酯樹脂紫外光固化反應(yīng)，固化體系中光引發(fā)劑種類、含量，樹脂中的稀釋劑含量等對體系的固化速度都有影響，選擇恰當(dāng)?shù)墓袒w系能較大的提高固化速度。
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