环氧树脂微波固化行为的研究
作为基体材料,环氧树脂在微波场下的固化机理、固化特征及固化物性能对探索其复合材料的微波固化规律具有重要的参考价值和指导意义。因此,有关环氧树脂的微波固化行为研究一直备受人们关注。研究的内容有微波辐射方式对固化的影响、不同的环氧固化体系的微波固化特征及环氧固化产物的性能等。研究不同的微波辐射方式对固化的影响是探索环氧树脂微波固化机理和优化固化工艺参数的重要途径之一。从有关文献了解到,国外研究者以双酚A环氧树脂(DGEBA)和多元胺为反应物,设计了连续微波和脉冲微波固化环氧树脂试验体系,研究了这两种固化方式对环氧树脂固化行为的影响,并对其固化机理进行了探索。他们的实验研究基本上证实了微波固化反应中明显的热固化特征及“非致热”效应的存在。
实验比较两种固化方式所得的固化产物的弹性模量基本相同,得出两者的网络结构基本相同的结论,并认为脉冲辐照在低频下具有比连续微波辐照更高的效率,调整脉冲宽度可以改变反应的选择性。
为进一步掌握环氧树脂的微波固化特点,研究人员 对各种不同的环氧树脂固化体系在微波场下的固化行为及产物性能进行了广泛的研究。其对象有环 多元胺、环 聚氨酯及环氧/酸酐等,其中以环 多元胺固化体系为主要的研究对象,如DGEBA/DDM(二氨基二苯甲烷)、DGEBA/DDS(二氨基二苯砜)、DGEBA/mPDA(间苯二胺)等体系。在研究中一般采用红外光谱(FTIR)、差示扫描量热法(DSC)、热重分析法(TG)和热膨胀仪等分析手段和设备,对环氧树脂微波固化体系的固化度、玻璃化转变温度(Tg)、热分解温度以及热膨胀系数(仅)进行了测定,揭示出各种环氧固化体系的微波固化行为差异和固化规律,并通过对固化产物的力学性能试验,比较微波固化对产物性能的影响。从目前主流研究结果的分析中可得出这样的结论:①大部分环氧树脂固化体系在微波场下的固化速度均有所提高,但提高的幅度不同,这说明微波对环氧固化体系具有选择性;②微波固化对产物力学性能的影响目前还存在争议,但总体上讲影响不是很大;③大多数的研究试验均证实,微波固化对提高产品的耐热性具有积极的作用。也有部分研究对微波固化的积极作用持否定观点。Marand和Graybeal_4 认为在固化反应前期,微波可提高反应速率,但在后期降低反应速率并终导致固化度的下降。Mijovic与wijaya_5 同样研究了上述体系,但报导反应速率和固化产品的Tg均有不同程度的下降。Mijovic等人还利用红外技术研究了微波固化与热固化的交联动力学,认为从动力学的角度,微波并不能加速反应,不存在“非热效应”。由于微波固化机理和影响机制还不清楚,造成研究结论截然相反。原因还很难确定,一般认为这可能是因为微波场下温度难以直接测量,存在着温度和压力控制滞后,再加上微波容器的空间形状对电磁场分布有一定影响,导致出现研究偏差。
实验比较两种固化方式所得的固化产物的弹性模量基本相同,得出两者的网络结构基本相同的结论,并认为脉冲辐照在低频下具有比连续微波辐照更高的效率,调整脉冲宽度可以改变反应的选择性。
为进一步掌握环氧树脂的微波固化特点,研究人员 对各种不同的环氧树脂固化体系在微波场下的固化行为及产物性能进行了广泛的研究。其对象有环 多元胺、环 聚氨酯及环氧/酸酐等,其中以环 多元胺固化体系为主要的研究对象,如DGEBA/DDM(二氨基二苯甲烷)、DGEBA/DDS(二氨基二苯砜)、DGEBA/mPDA(间苯二胺)等体系。在研究中一般采用红外光谱(FTIR)、差示扫描量热法(DSC)、热重分析法(TG)和热膨胀仪等分析手段和设备,对环氧树脂微波固化体系的固化度、玻璃化转变温度(Tg)、热分解温度以及热膨胀系数(仅)进行了测定,揭示出各种环氧固化体系的微波固化行为差异和固化规律,并通过对固化产物的力学性能试验,比较微波固化对产物性能的影响。从目前主流研究结果的分析中可得出这样的结论:①大部分环氧树脂固化体系在微波场下的固化速度均有所提高,但提高的幅度不同,这说明微波对环氧固化体系具有选择性;②微波固化对产物力学性能的影响目前还存在争议,但总体上讲影响不是很大;③大多数的研究试验均证实,微波固化对提高产品的耐热性具有积极的作用。也有部分研究对微波固化的积极作用持否定观点。Marand和Graybeal_4 认为在固化反应前期,微波可提高反应速率,但在后期降低反应速率并终导致固化度的下降。Mijovic与wijaya_5 同样研究了上述体系,但报导反应速率和固化产品的Tg均有不同程度的下降。Mijovic等人还利用红外技术研究了微波固化与热固化的交联动力学,认为从动力学的角度,微波并不能加速反应,不存在“非热效应”。由于微波固化机理和影响机制还不清楚,造成研究结论截然相反。原因还很难确定,一般认为这可能是因为微波场下温度难以直接测量,存在着温度和压力控制滞后,再加上微波容器的空间形状对电磁场分布有一定影响,导致出现研究偏差。








































