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低轮廓不饱和聚酯树脂中低温固化收缩控制机理的理论和实验研究

作　者: 王侃
导　师: 王继辉；薛忠民
学　校: 武汉理工大学
专　业: 固体力学
关键词: 不饱和聚酯树脂(UPR) 收缩控制低轮廓添加剂(LPA) 膨胀仪相分离低轮廓机理固化
分类号: TB324
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
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内容摘要

高温模塑成型工艺，如SMC工艺、BMC工艺中，在不饱和聚酯树脂(UPR)中加入低轮廓添加剂能够有效降低其固化收缩率。近几年随着低温低压工艺诸如SMC、RTM、SCRIMP工艺的发展，不饱和聚酯树脂在低温低压工艺中的低收缩性能越来越受到复合材料工业界的重视。然而，低轮廓添加剂(LPA)的作用机理，尤其是中低温下LPA的作用机理，至今尚没有定论。本文的目的是研究加入低轮廓添加剂的不饱和聚酯树脂在中低温下固化的收缩控制机理。成功的试制了能够测量树脂固化体积变化的膨胀仪；用SEM观察了试样固化后的最终形态。在膨胀研究中，发现适当的温度条件更有利于UPR达到好的收缩控制效果；不同类型的LPA随着偶极矩、玻璃化温度、与UPR的相容性、与UPR的混合形态的不同，表现出不同的收缩控制效果；聚醋酸乙烯酯类的LPA-A存在一个最佳收缩控制的浓度范围，在这个范围之内，LPA起到补偿收缩的作用；而在这个范围之外，LPA的作用仅相当于填料，不能起到收缩控制。对于聚苯乙烯类的LPA-C，试样收缩控制效果随着LPA-C浓度的增加而增强；对于聚醋酸乙烯酯类的LPA，分子量较高的LPA比分子量较低的LPA的收缩控制效果好；分子量较低的LPA若要达到较好的收缩控制效果则需要较高的浓度。文章详细研究了低轮廓不饱和聚酯树脂中低温下固化试样的形态，实验结果表明：温度对加入聚醋酸乙烯酯类LPA试样的固化形态影响不大，而对加入聚苯乙烯类LPA试样的固化形态则有较大的影响。极性较大的LPA在固化过程中更有利于从UPR相中分离出来，形成有利于补偿收缩的两相交互连续的形态结构，而玻璃化温度与UPR的差别大且低于固化温度的LPA，则使得固化试样形成微孔的时间长和效率高。对于含聚醋酸乙烯酯类LPA的试样，形态随着加入浓度的增加存在两次明显的转变。在第一个转变点之后，固化试样形成富LPA相和富UPR相交互连续的结构，而在第二个转变点之后，连续的UPR相消失，固化试样中颗粒结构占主导地位。分子量较高的LPA只需要较低的浓度就能够形成交互连续的两相结构，而聚苯乙烯类LPA试样，固化形态随着浓度增加没有明显的改变。另外，试样的不透明度可以揭示收缩控制的效果，不透明的试样表明其中有微孔形成。基于以上实验研究与分析，本文提出了不饱和聚酯树脂中低温固化的低轮廓收缩控制机理。指出:相分离以及微孔的形成是决定UP田L队/苯乙烯三相系统低收缩性能的关键，低轮廓不饱和聚醋树脂的固化可以分成四个阶段:引发、相分离(包含两种类型:旋竹线分离以及合井与长大)、凝胶和微孔形成。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-9
第一章前言  9-19
  1.1 成型工艺中出现的问题和解决办法  9-10
  1.2 不饱和聚酯树脂的介绍  10-13
    1.2.1 不饱和聚酯树脂  10-11
    1.2.2 低温引发和阻聚  11
    1.2.3 交联结构与机理  11-13
  1.3 低轮廓添加剂的介绍  13-18
    1.3.1 LPA性能和成分对收缩控制的影响  14-15
    1.3.2 LPA收缩控制机理  15-18
  1.4 本文的工作  18-19
第二章体积变化研究  19-28
  2.1 收缩膨胀仪的制作、操作和注意事项  19-22
    2.1.1 收缩膨胀仪的制作  19-21
    2.1.2 收缩膨胀仪的操作和注意事项  21-22
  2.2 收缩膨胀仪的应用  22-27
  2.3 小结  27-28
第三章形态研究  28-38
  3.1 温度对试样最终形态的影响  28-29
  3.2 不同类型的LPA对试样最终形态的影响  29-32
  3.3 加入不同浓度的LPA-A对试样最终形态的影响  32-35
  3.4 不同分子量的LPA对试样最终形态的影响  35-36
  3.5 小结  36-38
第四章结构形成与中低温固化收缩控制机理  38-49
  4.1 实验结果概述  38
  4.2 聚合物共混体系相分离机理  38-45
    4.2.1 相分离  38-43
    4.2.2 相连续和相转变  43-45
  4.3 相分离结果研究  45-47
  4.4 中低温固化收缩控制机理  47-49
第五章结论和展望  49-51
  5.1 结论  49-50
  5.2 展望  50-51
参考文献  51-54
致谢  54-55
附录1:  55
附录2:  55

低轮廓不饱和聚酯树脂中低温固化收缩控制机理的理论和实验研究

内容摘要

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