畢業(yè)論文——uv固化曝光時間對機械的影響和物理性能的環(huán)氧、 乙烯基酯玻璃纖維復(fù)合材料層合板復(fù)合材料

1、<p>　　UV固化曝光時間對機械的影響和物理性能的環(huán)氧、 乙烯基酯玻璃纖維復(fù)合材料層合板復(fù)合材料</p><p>　　摘要：紫外線(UV)固化過程介紹了在固化聚合物基復(fù)合材料(PMC)應(yīng)用程序在生產(chǎn)防彈背心。使用了兩種類型的膠粘劑或基質(zhì)材料:環(huán)氧樹脂和乙烯基酯。他們每個人都被混合在一起不同類型的光引發(fā)劑;Bisacyl膦(亂搞)和阿爾法羥基酮過氧化物(AHK)在1.0每百樹脂(phr)從混合物所占的比

2、例。三明治PMC的施工是由手工完成糊工藝混合物全軍覆沒纖維層。標本然后進行養(yǎng)護，根據(jù)不同的持續(xù)時間是3，6，9，12分鐘比較的整體素質(zhì)產(chǎn)生在UV光照射下的復(fù)合材料。層壓板是然后測試，以確定其特性的物理屬性和其應(yīng)用的荷載作用下的行為。通過掃描電子顯微鏡(SEM)的形態(tài)學觀察進行以評估質(zhì)量的每個纖維層和基體潤濕行為之間的附著力。乙烯基酯不是推薦，因為兩天都需要使其完全固化環(huán)氧樹脂，是不同，用于矩陣固化迅速一旦暴露在紫外線下。另一方面，固化時

3、間的影響顯示的最佳結(jié)果密度被索取的固化時間12分鐘。固化介于6到9分鐘的時間被發(fā)現(xiàn)是最佳的拉伸強度值。三分鐘的下UV固化燈照射造成最大值，在貫入阻力或?qū)е碌膹?fù)合材料層合板的硬度。</p><p>　　關(guān)鍵字: UV 固化，環(huán)氧、乙烯基酯光引發(fā)劑，固化時間的影響，機械，物理，形態(tài)。</p><p><b>　　介紹</b></p><p>　　紫

4、外線(UV)固化已知為淬火過程的液體物質(zhì)，當它被暴露紫外線輻射。高分子材料固化過程使UV光發(fā)揮了重要作用由于過程是更多的高分子材料加工加熱固化比有利。雖然由這固化技術(shù)是相對較慢相比，熱固化，結(jié)果是高強度、高沖擊性能的影響由于結(jié)晶度的聚合物基復(fù)合材料(PMC)通過交聯(lián)聚合物的增強機制。固化工藝的應(yīng)用之一高分子材料的紫外線可以見于為生產(chǎn)個人防護裝備(PPE)實例防彈背心。作為進行這項研究前期生產(chǎn)防彈背心PMC將用于包裹氧化鋁板為了高彈道沖擊

5、命中時作為持有人防彈背心。這將避免氧化鋁板打入一旦觸發(fā)子彈擊中他們的片斷。</p><p>　　本研究的目的是發(fā)展外部分的防彈衣和評估的能力紫外線在轉(zhuǎn)換到的熱固性材料變硬或變與紫外線照射下固化提供援助的光引發(fā)劑。此外，它還在于研究固化時間在UV固化過程中的參數(shù)高分子材料和及其對性能的影響導致的產(chǎn)品。這項研究有其自身的重要性和是提供基本的好處UV固化的身體的影響的理解和力學性能的項目符號的應(yīng)用防彈背心制造技術(shù)。輸出

6、固化的PMC然后會研究和分析。</p><p>　　雖然要處理的特殊物質(zhì)可能會發(fā)生變化廣泛取決于其應(yīng)用程序和最后使用，他們都是聚合物的基本上組成。UV固化，高分子材料從轉(zhuǎn)換過程液固比由紫外光相反是一個受歡迎的替代傳統(tǒng)的干燥。數(shù)量和種類的UV固化油墨、 涂料和膠粘劑，申請繼續(xù)擴大速度快，造成新的設(shè)計挑戰(zhàn)，提高治愈效率，速度，和固化的聚合物膜的物理性能。UV固化是高度適應(yīng)油漆和涂料，裝飾，種類繁多的產(chǎn)品由于裝配一些關(guān)

7、鍵屬性。這是一個低溫過程在哪里不是必需的熱和高速過程幾乎瞬間。此外，它是能源效率藉以精力只在固化過程在發(fā)生反應(yīng)，不加熱 [1]。紫外光固化膠粘劑也有兩個組件。第一部分是膠粘劑的樹脂本身和第二部分已經(jīng)混合稱為光引發(fā)劑。光引發(fā)劑的秘密在于，它不會反應(yīng)與樹脂的本身。光引發(fā)劑必須吸收紫外線光之前什么都可能發(fā)生。UV燈是什么時候交付，光引發(fā)劑將接受一種化學物質(zhì)反應(yīng)和導致對膠粘劑的生產(chǎn)產(chǎn)品更好地變硬。一種類型的光引發(fā)劑在本研究中使用暴露在UV光的不

8、飽和的樹脂。它有在白色色素證明有用的應(yīng)用程序配方，固化玻纖增強聚酯/苯乙烯系統(tǒng)和清潔的漆為戶外使用光穩(wěn)定劑。優(yōu)秀的吸收屬性的亂搞還允許固化的厚節(jié)[2]。在其他人手中，AHK 是第二個光引發(fā)劑，本研</p><p><b>　　材料和方法</b></p><p><b>　　原材料和樣品的制備</b></p><p>　　高

9、分子樹脂的主要原料，被混合在一起光引發(fā)劑。這兩個環(huán)氧和乙烯基酯是作為粘結(jié)劑混合物中的行為。它一直從凌晨三通通化學品Pte買了。有限公司新加坡。與此同時，光引發(fā)劑材料已由新加坡汽巴贊助。的光引發(fā)劑添加到基質(zhì)材料每一部分金額百比樹脂(phr)1:3.有有兩種類型的樣品在參與這項研究。樣品 B 是一系列的以乙烯基酯為樣本雖然示例C是與樣品基體材料環(huán)氧樹脂為基體材料。有關(guān)示例的詳細信息下面的表1介紹了配方。每個樣品B和C是混合在一起攪拌均勻的解

10、決方案。樹脂的總重量是120克。對AHK亂搞的構(gòu)成比例是1:3，添加 1.0 phr.從總的混合物。在第一階段的清掃過程中，一層無紡布無捻粗紗被放置在一個平面上。一次的樹脂的混合物和光引發(fā)劑均質(zhì)化后，它被席卷使用畫筆玻璃的頂部。在那之后，另一層是穿上第一的玻璃層壓板，同樣的程序重復(fù)直到10層的層壓板生產(chǎn)。這層合板施工進行反復(fù)的另一種示例。后無捻粗紗布的10層粘在一起，層壓板然后正在真空袋過程它被放置在一個真空室中。通過執(zhí)行這提高了一步，

11、層間附著力和截留的空氣被驅(qū)逐。后真空袋舞臺，玻璃層壓板被暴露在UV光線。一次進程已完成，樣品就取出來準備測試。</p><p>　　表 1 。有關(guān)樣本制定防治策略的詳細信息。</p><p><b>　　樣品測試</b></p><p><b>　　密度測試</b></p><p>　　為了研究進行

12、密度試驗物理性能的UV固化層壓樹脂基復(fù)合材料采用的參數(shù)，例如已被更改膠粘劑用于開發(fā)夾層結(jié)構(gòu)的類型每一層的玻璃以及曝光時間之間根據(jù)UV光。本試驗采用應(yīng)用阿基米德原理。</p><p><b>　　拉伸試驗</b></p><p>　　根據(jù)進行拉伸試驗ASTM D 3039 標準。在進行試驗十字頭速度為每分鐘2 毫米。標本拉伸試驗研究了利用切割出板條測量200毫米

13、5; 25毫米。標本被砍3研磨制得的mm特大型和最終尺寸并使用砂紙產(chǎn)生更平滑的端面。3.2 mm厚和測量50鋁結(jié)束選項卡25mm 是本地膠合的兩端每個層壓板。8日標本帶共被切斷每個生產(chǎn)的復(fù)合材料層合板。對于該測試，產(chǎn)生了兩個系列的樣品。B系列生產(chǎn)以乙烯基酯為基體材料同時系列C環(huán)氧樹脂為基體材料。這樣做的目的是測試研究用樹脂的影響，研究中的作用通過增加曝光時間在紫外光照射下的固化。下面的圖1顯示為拉伸試驗樣品。</p>&l

14、t;p>　　圖 1. 試樣的拉伸試驗 ASTM D 3039。</p><p><b>　　硬度測試</b></p><p>　　在樣品進行硬度試驗為了知道對表面滲透阻力玻璃層板，在紫外光照射下治好了。的硬度試驗布氏硬度試驗中模式與壓頭直徑是10毫米和100 N的加載。</p><p>　　通過掃描電子的形態(tài)學觀察</p>

15、<p><b>　　顯微鏡 (SEM)</b></p><p>　　這種觀察的目的是確定是否每年發(fā)生的適當粘連和纖維濕了復(fù)合材料層合板。掃描電鏡用于這個觀察是變量壓力掃描電子顯微鏡。</p><p><b>　　結(jié)果與討論</b></p><p><b>　　物理試驗.密度行為</b><

16、;/p><p>　　密度測試的目的是觀察對紫外光固化的物理性能影響層壓板復(fù)合材料生產(chǎn)的不同類型的樹脂和如果中的固化時間變化存在變異性，研究根據(jù)UV光。一般來說，密度的乙烯基用酯是1.35克/立方厘米3而對于環(huán)氧樹脂;密度1.50 g/cm3。使用環(huán)氧膠粘劑的樣品有而采用乙烯基酯的樣品的密度更大。這一結(jié)果是根據(jù)兩者的密度數(shù)據(jù)環(huán)氧樹脂的密度有多大價值的處女樹脂乙烯基酯。圖2顯示了PMC的密度行為在函數(shù)的固化時間根據(jù)UV光

17、產(chǎn)生復(fù)合材料的樣品B和C上的情節(jié)，B和C的樣品的密度值似乎會增加不斷與固化時間的增加。兩個B和C，繪制的數(shù)據(jù)的示例顯示作為增量固化時間增加。這表明，曝光在紫外光照射下的時間對紫外線的密度值的影響固化層壓板。它可能引起的樹脂原子，可能有足夠的能量來移動，使在固化時它們之間更好的安排是在進步。此外，這將使纖維使更好的聯(lián)系，由于固化與聚合物鏈作為時間的紫外線照射增加。在樹脂鏈將有更多的時間來安排纖維更接近彼此。因此，虛空，存在的可能性被降到最

18、低延長曝光時間的紫外線。虛空發(fā)生優(yōu)先在層接口和增長相當大的[5]。</p><p>　　圖 2 。在各種固化樣品的密度曝光時間。</p><p><b>　　力學測試拉伸強度</b></p><p>　　圖3顯示了用于繪制的數(shù)據(jù)拉伸強度與時間的固化的兩個樣品在B組和C組。從圖中，兩個拉伸強度曲線在接觸某些值表明強度峰時間。因此，從總體上分布數(shù)據(jù)

19、表明，示例C系列有更大的拉伸強度比較B。樣品系列從繪制的圖，3分鐘的固化曝光的拉伸強度值是最低相比在測試中獲得的所有數(shù)據(jù)該系列的樣品B。結(jié)果這可能是由于不對膠粘劑3分鐘足夠固化時間完成從液體到固體的轉(zhuǎn)型階段根據(jù)紫外曝光。因此，它產(chǎn)生弱每個纖維聚合物之間的關(guān)系矩陣。玻璃纖維編織層壓板內(nèi)巡回仍然是濕的因而不強粘合彼此之間。6分鐘的曝光時間，機械拉伸這兩種聚合物復(fù)合材料強度的了越來越強相比的固化3分鐘曝光。濕的纖維變得完全干燥，制作保稅強烈的

20、附著力。為進一步3分鐘的固化曝光，B3，拉伸試樣力量被發(fā)現(xiàn)，進一步增加，然而為固化</p><p>　　時間達12分鐘，拉伸強度下降。在12分鐘的固化的時間纖維成為燒焦在哪里它不會作為加固和債券的能力每個粒子之間變得有限。</p><p>　　圖 3. 樣品在不同固化的拉伸強度曝光時間。</p><p>　　對于示例C1，3分鐘的固化在紫外線下光照射顯示更大的拉伸強

21、度。這是由于到哪里環(huán)氧樹脂具有更好性能的膠粘劑的類型相比，乙烯基酯。纖維之間膠粘劑強對環(huán)氧樹脂粘合。然而，環(huán)氧樹脂的局限性在于，它不會治愈一樣飛速乙烯基酯。在UV固化的一步之后, 它需要另一個2天干燥室溫完全熟化期和硬化。另一個3分鐘的固化曝光后,拉伸強度進一步提高。這意味著，需要更高的力量來打破樣品，因為更好屬性，取得了樣品C2。作為曝光時間的增加，結(jié)果表明的常量值但有的拉伸強度是位減少發(fā)生在9分鐘的曝光時間。這意味著，環(huán)氧樹脂，樣品

22、達到峰值之間的6到9分鐘曝光時間。由于曝光時間增加到12分鐘，抗拉強度值降低。</p><p><b>　　硬度測試評價</b></p><p>　　圖4顯示的硬度的繪制的數(shù)據(jù)生產(chǎn)復(fù)合材料，在紫外光照射下治愈與不同的曝光時間。系列的樣品B代表與乙烯基酯樹脂膠粘劑作為被消滅的樣品和樣品C系列代表被消滅的樣品由環(huán)氧作為粘接材料?；趫D4，環(huán)氧樹脂是代表作為繪制的圖形顯示樣

23、品 B 系列有更大的硬度值。系列乙烯基酯樣品B1表明，3分鐘的曝光時間，硬度要好相比樣本B2 甚至 B2 被暴露在紫外線長時間下時間是6分鐘。比較可以關(guān)于澄清膠粘劑分布不均勻的想法玻璃層壓板在擦拭的過程中。樹脂的膠粘劑可能擦玻璃圖層上非均勻條件在哪里樹脂分布可能略在不同的地方，在同一板上各不相同。</p><p>　　圖 4。 的樣品在不同固化時間的硬度。</p><p>　　此外，虛空中

24、可能存在的纖維層，導致較低的硬度值。因此，在硬度測試，得出的結(jié)果表明變化硬度是取決于樹脂分布在玻璃上層壓板。擦去玻璃層壓板上的厚膠可能有更大的硬度值。有關(guān)示例 B3，哪個是 9分鐘的曝光時間下 UV 光，還有一點相比6分鐘的硬度值遞增固化時間。硬度值增高更遠時紫外線照射樣品B4的12分鐘才治好了。關(guān)于另一只手，C1樣品具有高的硬度值在其他系列C。樣本然而，為6分鐘固化時間，樣品的硬度值C2顯示位的減量。價值增加略在9分鐘固化時間對樣品的

25、C3但再減少為樣品C4到16.7 HB。因此，從數(shù)據(jù)獲得，它表示，隨著固化的增加時間，只有系列的示例，用于乙烯基酯膠粘劑顯示增量中術(shù)語的硬度。在對比度，硬度為環(huán)氧值被降低。因此，在整體來看，它可以是澄清說的變化固化時間給的紫外光固化硬度沒有影響層壓板。</p><p><b>　　形態(tài)分析</b></p><p>　　除了物理和機械屬性，通過形態(tài)學觀察此外進行了掃描電

26、鏡(SEM)兩邊的UV固化使用乙烯基酯的層合板和環(huán)氧樹脂作為膠粘材料。該鏡的圖5與它所示選定的紫外光固化層壓板是采取在拉伸斷裂點。它清楚地表明玻璃纖維絲有很小的樹脂浸漬沿其長度。這可能會指示性的纖維與基體期間不當粘連固化時間。纖維的表面覆蓋著在不均勻的條件下的矩陣。此外，現(xiàn)有的此外可以看到虛空。空洞的存在影響尤其是導致UV光的力學性能固化層壓板。然而，在斷裂的纖維絞線似乎拉出干凈的小證據(jù)樹脂浸漬沿其長度。雨打濕無纖維在斷裂表面的樣品中發(fā)

27、現(xiàn)時進行了觀察。所有樣本都有很好很好干膠粘劑，表明矩陣解法足夠的治愈之前進行測試。</p><p>　　圖 5。 顯微圖像所選樣本的紫外光固化復(fù)合材料層合板復(fù)合材料。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　在此研究中，幾個意見喜歡對做了機械和物理性能紫外光固化復(fù)合材料層合板復(fù)合材料方面加工參數(shù)的UV固化曝光時間。它發(fā)現(xiàn)不

28、適合用作乙烯基酯膠粘劑，因為它需要兩天后被治愈暴露在紫外線照射下。在其他人手中，環(huán)氧可以治愈迅速經(jīng)過三分鐘的曝光在紫外光照射下的時間。因此，使用環(huán)氧樹脂在UV固化層板復(fù)合材料的應(yīng)用是一項權(quán)利如果相比，乙烯基酯的選項。此外，很明顯顯示的環(huán)氧樹脂密度高被比作乙烯基酯，因此給出了與PMC的密度更大環(huán)氧樹脂為基體材料。在結(jié)合密度屬性，作為在紫外光照射下的曝光時間是增加，增高了PMC的密度。這就告訴在該基板內(nèi)的空隙，是減少或消除由于固化機理。拉伸

29、強度，值為較高的環(huán)氧乙烯基酯相比。在另外，拉伸強度到達了它價值的山峰之間的固化時間的6至12分鐘。固化時間承印物上被發(fā)現(xiàn)不影響的硬度值。此外，通過形態(tài)學觀察掃描電鏡，發(fā)現(xiàn)適當?shù)母街^差之間的纖維層和矩陣膠粘劑?？傮w來看，進一步研究的需要，為了進行充分發(fā)掘的建議材料的潛能和尤其是對防彈衣固化技術(shù)應(yīng)用程序。結(jié)果，由此得出的屬性初步調(diào)查仍然是需要通過擴大其他研究，以實現(xiàn)最佳的信息與UV光在轉(zhuǎn)換貢獻的問候基質(zhì)材料，從液體到固體。</p&

30、gt;<p><b>　　鳴謝</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] Stowe R. W. April 2002. Key Factors in the UV Curing Process, the Relationship of Exposure Conditions and Meas

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