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热固性树脂固化动力学模型简化的新方法

王晓霞 , 王成国 , 贾玉玺 , 罗玲

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2012.06.015

时间-温度-转变(TTT)图是分析和设计固化过程的有用工具,具有重要的研究价值.传统的TTT图中等固化曲线族的绘制是一个繁琐的过程,耗费大量的成本和时间.温度-时间-固化度三者之间的关系是由固化动力学方程控制的,因此从固化动力学方程入手,采用数值模拟的方法研究等固化曲线族是一种省时省力的新方法.针对两种树脂的固化动力学模型,数值模拟了树脂的固化度,并对计算方案进行了验证.在此基础上,分别做出树脂固化动力学模型的等固化曲线图,探讨了温度-时间-固化度之间的关系,结果表明:在等固化条件下温度和时间的对数之间存在线性关系.在此基础上对温度-时间-固化度曲线进行拟合,得到了较为简单的关系式,简化了原先复杂的固化动力学方程,能够方便地用于工程实际,避免了繁琐的求解.

关键词: 固化动力学模型 , 固化度 , TTT转变 , 数据拟合 , 数值模拟

封闭条件下胶接单搭接头固化过程的实验与数值模拟

林建平 , 卢志国 , 杨纥

高分子材料科学与工程

汽车板胶粘件外部环境的封闭条件对胶接接头的固化情况影响很大.文中对封闭条件下单搭胶接接头的固化过程进行了实验研究,找出了钢板单搭胶接接头搭接区域温度以及胶粘剂固化度随固化时间的变化规律.为了预测封闭单搭接头固化过程中胶层的固化度变化规律,根据热传导以及固化动力学理论对其固化过程进行三维数值建模,利用实验对模型计算结果进行了验证,通过数值计算发现,固化过程开始时,接头升温速度较慢、且接头整体温度分布不均匀,搭接区域温度较低、两端温度较高,随着固化时间延长,接头升温速率加快,而接头总体温度分布越来越均匀.

关键词: 封闭条件 , 单搭胶接接头 , 热传导 , 固化动力学 , 固化度

立体光造型成型材料的制备

杨媛丽 , 王永祯 , 王爱玲

机械工程材料 doi:10.3969/j.issn.1000-3738.2007.02.020

以环氧树脂E-51和丙烯酸为基本原料,合成了立体光造型成型材料光敏树脂,通过比较不同树脂体系的固化度及显微硬度,优化了光敏树脂合成工艺;用硅烷偶联剂处理后的SiC纤维对光敏树脂进行了增强,比较了光敏树脂增强前后固化件的抗拉强度.结果表明:预聚物与单体三翔甲基丙烷三丙烯酸的质量比为2:1、光引发剂质量分数为3.5%时,树脂体系固化度最高,硬度指标较理想;光敏树脂经SiC纤维增强后,抗拉强度得到提高.

关键词: 立体光造型 , 固化度 , 光敏树脂 , 抗拉强度

车身铝合金板胶接接头固化度解析预测研究

卢志国 , 林建平 , 张宝文

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2011.07.004

为了预测铝合金胶接接头固化过程中固化度的变化规律.通过实验对5A02铝合金胶接接头固化过程中的传热特征进行分析,在忽略胶层所释放的内热的前提下,将胶接接头简化为一集总热源系统.根据热传导理论,获得了胶接接头固化过程中温度变化的解析预测公式,并结合胶黏剂的固化动力学方程,得到了胶接接头固化过程中固化度的预测方法.通过实验对接头固化度的计算结果进行了验证,证明固化度解析预测方法的合理性.讨论了接头固化工艺参数及几何参数对固化度的影响规律,发现增加固化温度会明显提高接头的固化速率;增加预热温度或减小铝合金板不能提高接头的固化速率,但会导致接头固化提前开始;当铝合金板厚较大时,增加预热温度对促进胶黏剂固化的影响会更加明显;因此,对于车身结构中铝板较厚的部位,采用增加预热温度的方法能够较好的提高铝板胶接结构的固化度.

关键词: 固化工艺 , 胶接接头 , 铝合金 , 固化度 , 解析预测

电器灌封用环氧泡沫塑料制备工艺研究

张晓艳 , 王景鹤 , 范召东

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2003.z1.043

采用DSC技术和旋转粘度法对环氧发泡体系的反应过程进行深入的研究,探讨了不同预聚温度(60℃,70℃,80℃)下树脂发泡体系的粘度、固化度和时间的关系,分析了发泡速率和固化速率的匹配性,初步确定了两步法制备工艺.结果表明,制备的环氧泡沫塑料具有良好的综合性能.

关键词: 环氧泡沫塑料 , 预聚 , 固化度 , 粘度 , 两步法

RFI用酚醛树脂体系的固化动力学和TTT图

赵慧欣 , 陈立新 , 梁滨

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2011.05.003

研制了适合树脂膜熔渗工艺(RFI)的酚醛树脂体系,采用动态DSC技术和固化度的测试,建立了改性树脂体系的固化动力学模型,研究了等温条件下固化度/温度/时间关系以及固化度/玻璃化转变温度关系,通过平板拉丝法研究树脂的凝胶过程,得出凝胶时间和温度之间的关系,回归得到凝胶时的固化度为αgel=53.33%,并以此计算出凝胶时的Tg,gel=48.64℃,在此基础上绘制了该体系的TTT图.

关键词: 酚醛树脂膜 , 固化度 , 固化动力学 , 玻璃化转变温度 , TTT图

环氧树脂基预浸料热固化特征温度和固化度研究

陈淑仙 , 田鹤 , 李梦 , 杨文锋 , 秦文峰 , 唐庆如

玻璃钢/复合材料

基于固化动力学理论和有限元分析方法,建立了树脂基预浸料热固化过程中温度场研究的数学模型,数值模拟了预浸料固化过程的温度和固化度变化特征,将数值计算结果与已有文献实验结果对比,验证了计算模型和计算方法的正确性.研究了升温速率、玻璃纤维等因素对环氧树脂体系固化反应特征温度以及固化时间的影响.结果表明,升温速率增加,固化反应放热峰Tp向高温方向移动,同时固化起始温度Ti和固化终止温度Tf也相应地向高温移动,固化过程中材料内温度梯度增大,内部热应力增大.但提高升温速率可缩短固化完成所需时间.玻璃纤维的加入使树脂基预浸料各项固化反应特征温度降低,达到固化起始温度的时间延长,但对完成固化时间的影响可忽略.

关键词: 有限单元法 , 玻璃纤维/环氧树脂 , 固化过程 , 特征温度 , 固化度

低粘度环氧树脂浇铸体性能与固化度的关系

刘卓峰 , 冯学斌 , 肖加余 , 曾竞成

材料导报

采用DSC方法对低粘度环氧树脂基体进行了固化度分析,并研究了环氧树脂浇铸体的拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量和热变形温度与固化度之间的关系.结果表明,浇铸体的最高强度不与最高固化度同步出现,但热变形温度随固化度的增加而升高.

关键词: 环氧树脂 , 浇铸体 , 力学性能 , 热变形温度 , 固化度

聚合物基复合材料模压成型过程固化度与非稳态温度场的数值模拟

谢怀勤 , 陈辉 , 方双全

复合材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2003.05.014

聚合物基复合材料模压成型过程固化度与温度的动态变化为强耦合关系.本文作者根据固化动力学和传热学理论,建立了非稳态温度场与固化动力学数学模型.通过DSC实验分析确定模型中固化动力学参数.利用有限单元与有限差分相结合的方法,建立了温度场和固化度数值模型.应用Euler逐步迭代法实现解耦.对聚合物基复合材料模压成型过程固化度与非稳态温度场动态变化进行计算机数值模拟,与试验测定结果吻合.为优化模压成型工艺提供理论依据.

关键词: 聚合物基复合材料 , 模压工艺 , 固化度 , 非稳态温度场 , 数值模拟

热固性复合材料固化过程中温度场的三维有限元分析

张纪奎 , 关志东 , 郦正能

复合材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2006.02.030

根据热传导和固化动力学理论,采用三维有限元方法,对正交各向异性复合材料层合板固化过程的温度和固化度历程及其变化规律进行数值模拟研究.在有限元分析中节点自由度为温度和固化度,考虑了两者之间的耦合作用.计算结果表明:厚度越大,温度峰值越高,中心点开始固化越晚;不同纤维体积含量层合板在固化初期是同步的;中心点温度超过保温平台(85℃)后,随着环境温度继续升高,纤维体积含量越低,中心点温度峰值越大,出现时间越早.

关键词: 热固性复合材料 , 固化温度 , 固化度 , 有限元分析

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