电子束EB固化环氧树脂特点分析
来源：网络 作者：网络转载 2019-10-09 阅读：1003
电子束(EB)固化技术作为热固性树脂固化成型新方法，具有高效、低成本、环保等优点。EB固化最早的目标是航空航天用高性能热固性树脂，后面材料科学家继而将眼光投向环氧树脂，研究表明EB固化环氧树脂能获得高性能结构材料，并已在固体发动机壳体材料等方面得到应用。EB固化环氧树脂的主要优点在于实现树脂常温下快速固化。这种优点使其日益受到人们的重视，并被誉为21世纪热固性树脂生产的新技术。 与热固化相比，电子束固化所需的能量仅为其1/10～1/20，而固化速度却为热固化的10倍。同时由于EB固化在常温下进行，大大减小了热收缩造成的应力集中和残余应力，改善了固化树脂的力学性能。Janke等人的研究表明，EB固化某些环氧树脂其玻璃化转变温度可高达390℃，其Tg已超过了某些聚酰亚胺，可用于制备高耐热性材料。Farmer等人通过研究发现EB固化环氧树脂可采用层压、纤维缠绕、树脂传递模塑(RTM)以及真空树脂传递模塑(VARTM)等多种方法成型，其加工工艺具有多样性。Iverson等发现EB固化环氧树脂的挥发物质量分数一般低于0.1%，大大小于热固化时的排放量，使得溶剂挥发对环境和操作人员的影响降至最低。目前关于采用EB固化环氧树脂，在某些方面仍存在一些分歧。张佐光等人研究发现，某些双酚A型环氧树脂(如Shell Epon 828)若仅采用EB固化，所得树脂固化度较低需进行热处理。EB固化后的环氧树脂在其玻璃化转变温度附近进行热处理可大大提高其固化度及高温模量等物理性能。而Janke等人则认为不经热处理同样可获得高性能的复合材料，有关这方面的研究仍在进行中。 EB固化是指单体或低聚物在高能电子束的作用下分子间发生交联反应而固化。其反应机理与阳离子聚合反应有相似之处。由于反应体系在EB作用下产生阳离子、阴离子、自由基等中间体，因此不同体系其固化机理不尽相同。对环氧树脂体系而言，其固化机理以阳离子聚合为主，引发剂通常选用二芳基碘铺盐或三芳基锍盐。Lappin等人提出通过自由基反应生成阴离子继而引发固化反应的阳离子固化机理：首先二苯甲酮在电子束的作用下激发，然后与异丙醇反应生成自由基，最后自由基与碘盐作用产生质子酸而引发阳离子开环聚合。隋刚等人则采用GS、IR、ESR等方法对电子束固化环氧树脂的反应过程及反应机理进行了研究：根据实验结果推导出某些环氧树脂(如828环氧树脂)的固化反应是按阳离子反应机理进行的，首先碘盐在电子束的作用下分解并从单体或含氢杂质中夺取氢原子产生质子酸而引发阳离子开环聚合。如果反应体系中含有二官能团以上的环氧树脂，就会按此机理反应形成空间网络结构实现材料固化。
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