紫外光固化树脂及其复合材料探究进展.pdfVIP

88 紫外光 固化树脂及其复合材料研究进展 2016年 10月 紫外光固化树脂及其复合材料研究进展 朱 璞，张鉴炜，江大志 (国防科学技术大学航天科学与工程学院，长沙 410073) 摘要：纤维增强树脂基复合材料 (FRP)多采用热固化方式成型，成型周期长，无法满足汽车等领域复合材料结构快速、高 效的生产要求。树脂紫外光固化技术具有固化速度快、生产效率高、环保节能等显著优势，可满足 FRP大规模工业化生产要 求。综合近年来紫外光固化树脂及复合材料领域的研究热点，主要从反应原理、固化动力学、树脂及配方研 究、光固化复合材 料成型工艺及应用等领域介绍 目前的研究现状 ，对紫外光固化树脂及复合材料的未来发展进行简要展望。 关键词：紫外光固化；环氧树脂；复合材料；动力学；力学性能 中图分类号：TB332 文献标识码：A 文章编号：1003-0999(2016)10-0088—07 纤维增强树脂基复合材料 (FRP)具有高比强 关键问题未得到很好的解决，如固化反应动力学模 度、高比模量、可设计性优 良、成型性好等优点 J，因 型拟合不准确，树脂力学性能不高，以及光固化树脂 此针对 FRP材料的研究和应用越来越深入、广泛。 修复技术不成熟等。本文主要从反应动力学研究、 根据固化成型过程的不同，FRP可以分为热塑性复 树脂的合成与改性、组分配方优化设计以及固化工 合材料和热固性复合材料 J。热塑性复合材料的基 艺改进等方面介绍国内外紫外光固化树脂的研究 体一般为热塑性高分子，通过熔融冷却后成型，具有 进展。 可回收利用的潜力，但由于成型加工困难、成本较高， 目前主要应用在电子器件、汽车工业等领域_3．4；热 1 光固化反应原理 固性复合材料的基体为热固型高分子，受热交联聚 紫外光(uv)固化是一种典型的辐射固化技术， 合，成型工艺简单，性能优 良，成本较低，因此被广泛 通过利用紫外光引发具有化学活性的树脂快速交联 应用于航空航天、轨道交通、汽车工业以及体育产品 聚合，瞬间固化形成固态材料。uV固化技术被归纳 等方面。近年来 ，随着汽车产业的迅猛发展，FRP复 为具有 “5E”特点的新型工业技术——Emcient(高 合材料应用已经从汽车车门、后备厢门、座椅等非承 效)、Enabling(适应性广)、Economical(经济)、 力结构件发展到整车车身、传动轴、轮毂等承力结构 Energysaving(节能)、Environmentfriendly(环境友 件，使用需求和使用量迅速攀升。然而，热固性 FRP 好)J，目前在涂料领域应用广泛。常见的紫外光 部件成型周期普遍较长，生产效率较低，阻碍了其在 固化产品有 uV涂料、uV漆、uV胶黏剂等。 汽车结构中的大规模应用，为此需要开发FRP快速 一 般而言，按照光引发剂引发机理的不同，可将 固化与成型新技术。紫外光固化树脂最早应用于油 光引发剂分为 自由基型和阳离子型两种 J。早期的 漆、涂料等领域 J，近年来也被应用于增材制造和 光引发剂多为 自由基引发剂，第一代 自由基引发剂 3D打印等领域 J。紫外光固化树脂制品固化速度 大多是芳基烷基酮类化合物，主要有苯偶姻类、苯偶 极快，表面质量光洁，生产过程环保。因此，将紫外 酰类、苯乙酮类、二苯 甲酮等。第一代 自由基引发剂 光固化技术同FRP复合材料结合，开发具有快速固 活性高、引发速度快，但产物易黄变、异味大、价格昂 化、快速成型、环保节能等优势的复合材料固化技 贵；第二代 自由基引发剂主要有酰基磷氧化物、硫杂 术 ，这种固化技术同时还可满足汽车工业对于 FRP 蒽酮及其衍生物等，克服了产物易黄变、异味大等缺