空气气氛下酚醛环氧丙烯酸酯电子束固化行为研究课件.ppt

1、梁红波梁红波空气气氛下酚醛环氧丙烯酸酯的电子束空气气氛下酚醛环氧丙烯酸酯的电子束固化行为研究固化行为研究目目 录录 1.绪论绪论2.空气气氛下酚醛环氧丙烯酸酯电子束固化行为研究空气气氛下酚醛环氧丙烯酸酯电子束固化行为研究3.电子束固化在航空航天制造业中的应用电子束固化在航空航天制造业中的应用 1.绪论绪论电子束固化环氧材料电子束固化环氧材料电子束固化电子束固化环氧树脂环氧树脂u无环境污染无环境污染u固化速度快固化速度快u能耗低能耗低u固化温度低固化温度低u无光引发剂无光引发剂 u操作方便，可控性强操作方便，可控性强u较高的力学性能较高的力学性能u较小固化收缩率较小固化收缩率u优良的电性能优良的

2、电性能u优异的工艺性优异的工艺性u良好的稳定性良好的稳定性u易于改性，用途广泛易于改性，用途广泛交通工具交通工具结构材料结构材料航空器的结构航空器的结构和壳体材料和壳体材料建材建材体育用品体育用品涂料、油墨涂料、油墨特殊要求特殊要求的建材的建材电子束电子束固化环氧固化环氧树脂的应用树脂的应用目目 录录 1.绪论绪论2.空气气氛下酚醛环氧丙烯酸酯电子束固化行为研究空气气氛下酚醛环氧丙烯酸酯电子束固化行为研究3.电子束固化在航空航天制造业中的应用电子束固化在航空航天制造业中的应用 1.绪论绪论酚醛环氧树脂改性OCH2CH2nCH2CH CH2OCH2CH2xyCH3H3CH3COCNCH2NCOO

3、CH2CH CH2OOH2CCH CH2OOH2CCH CH2OOCH2CH CH2HOO C CHCH2O丙烯酸CH3H3CH3COCNCH2HN CH2CH2CH2Si O C2H5C2H5C2H5OONHCOCH2CH2xyOH2CCH CH2OOCH2CH CH2OOCCHCH2OHNCOH3CH3CCH3HN CH2CH2CH2Si O C2H5C2H5C2H5OOCH2NHCOKH550钛窗电子束枪真空室辐射区域试样传输速度10m/min固化装置示意图固化装置示意图空气气氛电子束固化剂量研究 附着力附着力铅笔硬度铅笔硬度柔韧性柔韧性 配方配方辐射剂量辐射剂量(kGy)F 5 1-1

4、00%AAF 5 1-75%AAF 5 1-100%AAF 5 1-75%AAF 5 1-100%AAF 5 1-75%AA102030 4级级4级级HB2340 4级级4级级HHB2350 4级级4级级2HH3360 4级级4级级3HH33704级级4级级 5H2H 33804级级4级级 5H3H 44904级级4级级 6H4H 541004级级4级级 4HH 861104级级4级级4HH1081204级级4级级3HHB10101304级级4级级2HHB1110140 4级级4级级2HHB1211不同剂量下漆膜的物理性能不同剂量下漆膜的物理性能物理性能研究空气气氛电子束固化剂量研究 凝胶含量

5、研究020406080100120140160020406080100 凝凝胶胶含含量量/%辐辐射射剂剂量量/k kG Gy y不同剂量下漆膜凝胶含量的变化不同剂量下漆膜凝胶含量的变化u90kGy90kGy凝胶含量为凝胶含量为 93.2%93.2%u140kGy140kGy凝胶含量为凝胶含量为82.3%82.3%空气中电子束固化剂量研究 双键转化率研究20001900180017001420141014001390 140kGy120kGy90kGy70kGy50kGy30kGy0kGy波波数数/c cm m-1 1140802040608010012014016001020304050607

6、08090100 双双键键转转化化率率/%剂剂量量/k kG Gy y不同剂量下漆膜的红外图谱不同剂量下漆膜的红外图谱不同剂量下双键转化率不同剂量下双键转化率空气中电子束固化剂量研究 1002003004005006007001020304050607080901009 90 0k kG Gy y1 14 40 0k kG Gy y0 0k kG Gy y3 30 0k kG Gy y 残残留留率率/%温温度度/热重分析不同剂量下漆膜的热重不同剂量下漆膜的热重空气气氛电子束固化漆膜物理性能空气气氛电子束固化漆膜物理性能配方配方附着力附着力铅笔硬度铅笔硬度柔韧性柔韧性/mmF51-25%AA4级

7、级HB2F51-50%AA4级级H3F51-75%AA4级级4H4F51-100%AA4级级6H5F51-25%AA/Si0级级2B1F51-50%AA/Si0级级HB1F51-75%AA/Si0级级H2F51-100%AA/Si0级级2H2不同配方的电子束固化性能不同配方的电子束固化性能空气气氛电子束固化漆膜物理性能空气气氛电子束固化漆膜物理性能配方配方附着力附着力铅笔硬度铅笔硬度柔韧性柔韧性/mmF51-25%AA4级级H3F51-50%AA4级级2H4F51-75%AA4级级5H5F51-25%AA/Si0级级HB1F51-50%AA/Si0级级2H2F51-75%AA/Si0级级3H3

8、阳离子引发剂对漆膜性能的影响添加阳离子引发剂添加阳离子引发剂432下的电子束固化性能下的电子束固化性能u电子束可以引发阳离子引发剂电子束可以引发阳离子引发剂432432，使，使树脂发生固化树脂发生固化电子束固化与紫外光固化的对比附着力附着力铅笔硬度铅笔硬度柔韧性柔韧性/mm固化时间固化时间/s 固化方式固化方式 配方配方EBUVEBUVEBUVEBUV未未添添加加引引发发剂剂F51-25%AA4级级4级级HBB220.350F51-50%AA4级级4级级HHB330.350F51-75%AA4级级4级级4H3H450.350F51-100%AA4级级4级级6H4H560.350添添加加引引发发

9、剂剂F51-25%AA4级级4级级HHB320.350F51-50%AA4级级4级级2H3H430.350F51-75%AA4级级4级级5H4H540.350空气气氛电子束固化研究空气气氛电子束固化研究附着力附着力铅笔硬度铅笔硬度柔韧性柔韧性/mm 固化方式固化方式 配方配方EBUVEBUVEBUV未未添添加加引引发发剂剂F51-25%AA/Si0级级0级级2B2B11F51-50%AA/Si0级级0级级HBB12F51-75%AA/Si0级级0级级HHB23F51-100%AA/Si0级级0级级2HH23添添加加引引发发剂剂F51-25%AA/Si0级级0级级HBB12F51-50%AA/S

10、i0级级0级级2HH B23F51-75%AA/Si0级级0级级3H2H33电子束固化与紫外光固化的对比空气气氛电子束固化研究空气气氛电子束固化研究电子束固化与紫外光固化的对比01002003004005006007008000102030405060708090100110 残残留留率率/%温温度度/EBUV190018001700160015001400 波波数数/c cm m-1 11 14 40 08 81722F F5 51 1-1 10 00 0%A AA AE EB B/F F5 51 1-1 10 00 0%A AA AU UV V/F F5 51 1-1 10 00 0%A

11、AA A光、电固化的热稳定性对比图光、电固化的热稳定性对比图光、电的红外光谱对比图光、电的红外光谱对比图空气气氛电子束固化研究空气气氛电子束固化研究0501001502002500.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0 摆摆杆杆硬硬度度/1 1时时间间/h h 90kGy 30kGy 60kGy潮气固化工艺研究不同剂量下的潮气固化不同剂量下的潮气固化u30kGy30kGy，潮气固化时间，潮气固化时间132h132hu60kGy60kGy，潮气固化时间，潮气固化时间180h180hu90kGy90kGy，潮气固化时间，潮气固化时间204h204h电子束固化漆膜潮气固化研

12、究电子束固化漆膜潮气固化研究电子束固化漆膜潮气固化研究电子束固化漆膜潮气固化研究双键含量影响不同配方的潮气固化不同配方的潮气固化0501001502002500.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0 摆摆杆杆硬硬度度/1 1时时间间/h h F F5 51 1-1 10 00 0%A AA AS Si i F F5 51 1-7 75 5%A AA AS Si i F F5 51 1-5 50 0%A AA AS Si i F F5 51 1-2 25 5%A AA AS Si iu丙烯酸双键含量的升高，丙烯酸双键含量的升高，初始摆杆硬度逐渐提升初始摆杆硬度逐渐提升u固化时

13、间随丙烯酸双键固化时间随丙烯酸双键含量升高而延长。含量升高而延长。电子束固化漆膜潮气固化研究电子束固化漆膜潮气固化研究固化温度影响研究0501001502002500.30.40.50.60.70.80.91.0 摆摆杆杆硬硬度度/1 1时时间间/h h 3 30 0 5 50 0 7 70 0不同温度的潮气固化不同温度的潮气固化u3030，潮气固化时间为，潮气固化时间为204h204hu5050，潮气固化时间为，潮气固化时间为120h120hu7070，潮气固化时间为，潮气固化时间为32h32h电子束固化漆膜潮气固化研究电子束固化漆膜潮气固化研究配方配方固化膜固化膜摆杆硬度摆杆硬度附着力附着

14、力铅笔硬度铅笔硬度柔韧性柔韧性/mmF51-100%AA/SiEB固化漆膜固化漆膜158/4430级级2H2EB/潮气固化漆膜潮气固化漆膜404/4430级级5H2F51-75%AA/SiEB固化漆膜固化漆膜142/4430级级H2EB/潮气固化漆膜潮气固化漆膜356/4430级级4H2F51-50%AA/SiEB固化漆膜固化漆膜110/4430级级HB1EB/潮气固化漆膜潮气固化漆膜165/4430级级2H1F51-25%AA/SiEB固化漆膜固化漆膜52/4430级级2B1EB/潮气固化漆膜潮气固化漆膜111/4430级级HB1漆膜物理性能研究潮气固化前后漆膜的物理性能潮气固化前后漆膜的物

15、理性能电子束固化漆膜潮气固化研究电子束固化漆膜潮气固化研究漆膜红外分析200018001600140012001000800F F5 51 1-1 10 00 0%A AA AS Si i 电电子子束束/潮潮气气电电子子束束固固化化波波数数/c cm m-1 1107681014087751103潮气固化前后的红外图谱潮气固化前后的红外图谱潮气固化前后的热重分析0100200300400500600700800900102030405060708090100110 潮潮气气固固化化后后电电子子束束固固化化后后F F5 51 1-1 10 00 0%A AA AS Si i残残留留率率/%温温度

16、度/潮气固化前后的热重变化潮气固化前后的热重变化电子束固化漆膜潮气固化研究电子束固化漆膜潮气固化研究目目 录录 1.绪论绪论2.空气气氛下酚醛环氧丙烯酸酯电子束固化行为研究空气气氛下酚醛环氧丙烯酸酯电子束固化行为研究3.电子束固化在航空航天制造业中的应用电子束固化在航空航天制造业中的应用 1.绪论绪论领域领域4 复合材料制备与修补复合材料制备与修补复合材料结构与特性：复合材料结构与特性：一般结构：树脂与连续纤维复合纤维类型：玻璃纤维，碳纤维；树脂类型：环氧树脂、聚酰亚胺等成型工艺：热压罐成型或者RTM成型性能特点：比强度、比刚度高，密度低，易于整体成型波音787梦想飞机复合材料机翼复合材料机翼

17、 p F-22 ASTOVLF-22 ASTOVL航行器的航行器的9595可以采用复合材料可以采用复合材料p 复合材料型汽车及其零部复合材料型汽车及其零部件制备件制备主要难题主要难题u成型速度慢，由数小时到数十小时不等，效率低；u修补需要采用专门的修补仪，速度慢u预浸料不稳定，运输与贮存成本高u 有机溶剂和部分固化剂毒性大，易挥发 辐射固化技术可能涉足的领域辐射固化技术可能涉足的领域u电子束固化复合材料u复合材料快速修补技术 需要研究的内容：需要研究的内容：u电子束固化专用树脂制备u电子束成型过程工艺研究u电子束成型复合材料层间剪切难题u光固化预浸料固化行为研究：自由基和阳离子u修补工艺和专用

18、设备开发 电子束固化与热固化复合材料对比电子束固化与热固化复合材料对比电子束固化复合材料应用电子束固化复合材料应用 电子束固化火箭发动机壳体 我国的研究情况我国的研究情况u北京航空材料研究院合成了一些电子束专用树脂，并研究了应用于航空复合材料成型的可能性，主要难题为层间剪切难题难以解决 复合材料快速修补技术复合材料快速修补技术 国外的研究情况国外的研究情况u法国开发的碳环氧电子束固化复合材料补片；uBASF和美国空军开展了复合材料紫外光固化快速修补技术 国内研究情况国内研究情况u空军第一航空学院和施文芳教授联合开展了光固化玻璃纤维预浸料制备，并应于航空铝合金临时修补u北京航空航天大学黄鹏程和杨光课题组对航空复合材料常用的环氧树脂阳离子固化行为及其预浸料的性能进行了测试 多谢各位专家多谢各位专家欢迎批评指正！