| [推荐]环氧EB固化研究广、前景大 |
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| （时间:2007-12-12 20:29:53 共有
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电子束(EB)辐射固化技术是热固性树脂固化成型新方法，与传统固化方法相比，它具有高效、低成本、环保等优点。作为在紫外固化基础上发展起来的辐射固化新技术，它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。据中国环氧树脂行业协会专家介绍，EB固化环氧树脂能克服以往的一些缺点，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。环氧树脂EB固化可以说是：研究广、前景大。人们对EB固化的研究始于19世纪70年代末，其目标是获得航空航天用高性能热固性树脂。对乙烯基酯、丙烯酸酯以及甲基丙烯酸酯等体系的EB固化的研究表明，由于这些体系存在产品内应力高、空洞含量大、机械性能差、吸水率高、玻璃化转变温度(Tg)低等缺点，而难以在航空航天等高技术领域得到应用。 Saunders等人曾对乙烯基酯、丙烯酸酯，以及甲基丙烯酸酯等体系的EB固化进行研究，这些体系存在产品内应力高、空洞含量大、机械性能差、吸水率高、玻璃化转变温度(Tg)低等缺点，因难以在航空航天等高技术领域得到应用。材料科学家继而将眼光投向环氧树脂，研究表明EB固化环氧树脂能克服以上缺点，可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固化环氧树脂有何特点？中国环氧树脂行业协会专家介绍说，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：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。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。最近有科研人员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。还有人则采用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，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。EB固化环氧树脂的影响因素研究较为深入。中国环氧树脂行业协会专家表示，大量研究发现：环氧树脂的化学结构如环氧官能团的密度、分子结构的空间位阻等，对其电子束辐射反应活性影响很大；固化涉及了与剂量有强烈依赖性的初级反应和与剂量依赖性较小的次级反应，固化速度随剂量增加而增加。业界还研究了EB固化纤维增强环氧树脂的性能，纤维增强塑料具有重量轻、强度高的特点，被广泛用作航空工程的结构材料，而纤维与基体树脂的界面张力的大小或粘合程度的好坏直接影响复合材料的整体性能。 玻璃纤维增强的环氧树脂EPikoto828经EB辐照固化后，采用韧性断裂方法进行测试，结果发现固化体系出现小裂纹及稳定的裂纹扩展行为，这表明EB固化后该体系基体树脂和玻璃纤维之间的界面性能较差。电子束(EB)辐射固化技术应用于环氧树脂应用前景。据中国环氧树脂行业协会专家介绍，自1990年法国首先实现固体发动机壳体材料EB固化以来，这项技术的应用领域迅速扩展。美国Aeroplas和Northrop等公司以环氧树脂为基材，对大型整体式结构材料和航天飞行器的结构材料的电子束固化进行了较为广泛深入的研究，获得了满意的结果。随着人们对EB固化反应研究的深入，通过EB固化制备高性能复合材料正在或将在以下领域得到广泛的应用。目前可以预计的应用主要有：航空航天领域用于制造军事或民用航空器的结构和壳体材料；交通运输领域用于制备汽车，轮船，轨道车等交通工具的结构材料；建筑及基础设施领域用于对重量和抗腐蚀性有特殊要求的建材的制备。如电话亭，输油管道，海上钻井平台等；运动休闲领域用于高尔夫球杆，滑雪板，网球拍等体育用品的制造；其他领域如采用EB固化复合材料制备印刷电路板，防弹设备，轻质防护器件和潜艇机壳等。
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