超声振动对快速固化环氧树脂体系固化动力学特性的影响

作     者：杨旭静 张良胜 李茂君 尉志伟 方文俊 YANG Xujing;ZHANG Liangsheng;LI Maojun;YU Zhiwei;FANG Wenjun

作者机构：湖南大学机械与运载工程学院长沙410082 

出 版 物：《复合材料学报》 (Acta Materiae Compositae Sinica)

年 卷 期：2022年第39卷第5期

页      面：2470-2481页

核心收录：

学科分类：08[工学] 1010[医学-医学技术（可授医学、理学学位）] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0813[工学-建筑学] 0703[理学-化学] 0701[理学-数学] 0702[理学-物理学] 1009[医学-特种医学] 

基　　金：国家自然科学基金(51875188 51905163)。 

主　　题：超声振动 环氧树脂 碳纤维 傅里叶红外光谱 固化反应动力学 活化能 

摘      要：通过非等温差示扫描量热法,结合黏度测试和傅里叶红外光谱分析,研究了不同超声波振动条件下环氧树脂体系的固化特性。基于Flynn-Wall-Ozawa/FWO、Kissinger-Akahira-Sunose/KAS和Boswell积分型动力学模型,计算了不同超声波振动下环氧树脂体系的活化能。结合Malek最大概然函数法,得到了超声振动下树脂体系的固化反应动力学方程,并与实测固化度对比进行了验证。研究表明,超声振动振幅越大,树脂体系黏度降低越明显,较小的超声波振幅振动下树脂体系活化能增大,而振幅增大后活化能有明显的降低。固化物的红外光谱分析表明,随着超声振幅的增大,羟基吸收峰减弱,表明超声效应加速了胺基加成反应或者羟基醚化反应。超声振动条件下的树脂固化反应模型符合自催化模型形式,但超声振动并不能改变树脂体系的固化反应机制。以上研究结果对设计和优化碳纤维增强树脂复合材料超声振动辅助树脂传递模塑成型(RTM)工艺具有一定的指导意义。