環(huán)氧固化的收縮和內應力

環(huán)氧固化的收縮和內應力第1頁，共11頁，2023年，2月20日，星期一環(huán)氧樹脂在固化過程的收縮和內應力收縮樹脂的交聯(lián)溫度的變化產生環(huán)氧樹脂固化過程使用過程內應力不均勻制件尺寸和形狀的變化翹起裂紋第2頁，共11頁，2023年，2月20日，星期一環(huán)氧樹脂在固化過程中的膨脹和收縮體積膨脹——A點熱膨脹到B點反應收縮－－從B點體積收縮經(jīng)凝膠點C后，繼續(xù)固化收縮到D點，冷卻收縮－－D點經(jīng)E點（玻璃化溫度Tg的轉折點）到F點。Tg以上是高彈態(tài)，即DE段，為高彈態(tài)收縮；Tg以下是玻璃態(tài)，即EF段，為玻璃態(tài)收縮BF的體積變化是固化體系的最大收縮。AF是固化體系固化前后在室溫下的體積變化。C點到F點的體積變化值稱為凝膠后收縮。此值愈小則內應力相應愈低。內應力主要是玻璃態(tài)的收縮所致。ABCDEFTrTgTCT溫度/C比容積(cm3/g)最大固化收縮冷卻后收縮反應收縮凝膠后收縮玻璃態(tài)收縮高彈態(tài)收縮室溫玻璃化溫度固化溫度第3頁，共11頁，2023年，2月20日，星期一環(huán)氧固化物的內應力及其產生機理內應力固化內應力溫度內應力不均勻溫度場的存在是固化內應力產生的主要因素之一。升溫速率過快散熱條件不同冷卻速率過快環(huán)氧固化物的線脹系數(shù)與纖維，填料或被粘物的線脹系數(shù)相差很大，在使用過程中隨溫度的變化兩者之間因脹縮不均會產生內應力固化物在進行機械加工時，材料與刀具摩擦引起局部過熱，刀具過后又迅速冷卻也會產生內應力無應力構件長期放置，由于環(huán)氧材料受溫度變化及空氣中水分和氧氣作用也會產生內應力第4頁，共11頁，2023年，2月20日，星期一環(huán)氧樹脂基體的收縮和內應力與其結構的關系內應力體系的化學結構物理結構內因分子結構用量比交聯(lián)程度體系的均勻度正確確定配方工藝條件固化物的線脹系數(shù)了解兩者的關系第5頁，共11頁，2023年，2月20日，星期一環(huán)氧樹脂基體的收縮和內應力與其結構的關系ACDEFTrTgTCT溫度/C比容積(cm3/g)最大固化收縮冷卻后收縮反應收縮凝膠后收縮玻璃態(tài)收縮高彈態(tài)收縮室溫玻璃化溫度固化溫度結論內應力在高彈態(tài)基本不產生內應力在玻璃態(tài)則隨溫度的下降呈直線比例上升內應力主要是玻璃區(qū)的收縮所致內應力的大小取決于收縮率的大小Tg越高，玻璃態(tài)收縮越大，內應力越大Tg下降，玻璃態(tài)收縮減小，內應力降低第6頁，共11頁，2023年，2月20日，星期一無機填料對內應力的影響無機填料的線脹系數(shù)環(huán)氧固化物的線脹系數(shù)小一個數(shù)量級降低體系的收縮率！使用不當，反而會增加內力力第7頁，共11頁，2023年，2月20日，星期一支配固化物內應力的主要因素內應力玻璃態(tài)的收縮率玻璃態(tài)的線脹系數(shù)TgTg與室溫的溫度差玻璃態(tài)的彈性模量第8頁，共11頁，2023年，2月20日，星期一降低內應力的途徑減少內應力產生內應力松馳掉第9頁，共11頁，2023年，2月20日，星期一降低內應力的途徑－材料設計選用模量低的、收縮率小的、線脹系數(shù)小的樹脂體系選用韌性樹脂體系選用低溫固化體系加入粉狀無機填料第10頁，共11頁，2023年，2月20日，星期一降低內應力的途徑－工藝設計延長固化持續(xù)時間