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环氧树脂在固化过程的收缩和内应力,June 16, 2007 变压器行业总师会议,环氧树脂在固化过程的收缩和内应力,收缩,树脂的交联,温度的变化,产生,环氧树脂 固化过程 使用过程,内应力,不均匀,制件尺寸和形状的变化 翘起 裂纹,环氧树脂在固化过程中的膨胀和收缩,体积膨胀 A点热膨胀到B点 反应收缩从B点体积收缩经凝胶点C后，继续固化收缩到D点， 冷却收缩 D点经E点（玻璃化温度Tg的转折点）到F点。 Tg以上是高弹态，即DE段，为高弹态收缩； Tg以下是玻璃态，即EF段，为玻璃态收缩 BF的体积变化是固化体系的最大收缩。AF是固化体系固化前后在室温下的体积变化。 C点到F点的体积变化值称为凝胶后收缩。此值愈小则内应力相应愈低。 内应力主要是玻璃态的收缩所致。,A,B,C,D,E,F,Tr,Tg,TC,T,温度/ C,比容积(cm3/g),最大固化收缩,冷却后收缩,反应收缩,凝胶后收缩,玻璃态收缩,高弹态收缩,室温,玻璃化温度,固化温度,环氧固化物的内应力及其产生机理,内应力,固化内应力,温度内应力,不均匀温度场的存在是固化内应力产生的主要因素之一。,升温速率过快 散热条件不同 冷却速率过快,环氧固化物的线胀系数与纤维，填料或被粘物的线胀系数 相差很大，在使用过程中随温度的变化两者之间因胀缩不 均会产生内应力 固化物在进行机械加工时，材料与刀具摩擦引起局部过热， 刀具过后又迅速冷却也会产生内应力 无应力构件长期放置，由于环氧材料受温度变化及空气中 水分和氧气作用也会产生内应力,环氧树脂基体的收缩和内应力与其结构的关系,内应力,体系的 化学结构 物理结构,内因,分子结构 用量比 交联程度 体系的均匀度,正确确定 配方 工艺条件,固化物的线胀系数,了解两者的关系,环氧树脂基体的收缩和内应力与其结构的关系,A,C,D,E,F,Tr,Tg,TC,T,温度/ C,比容积(cm3/g),最大固化收缩,冷却后收缩,反应收缩,凝胶后收缩,玻璃态收缩,高弹态收缩,室温,玻璃化温度,固化温度,结论,内应力在高弹态基本不产生 内应力在玻璃态则随温度的下降呈直线比例上升 内应力主要是玻璃区的收缩所致 内应力的大小取决于收缩率的大小 Tg越高，玻璃态收缩越大，内应力越大 Tg下降，玻璃态收缩减小，内应力降低,无机填料对内应力的影响,无机填料的线胀系数,环氧固化物的线胀系数,小一个数量级,降低体系的收缩率,！使用不当，反而会增加内力力,支配固化物内应力的主要因素,内应力,玻璃态的收缩率,玻璃态的线胀系数,Tg,Tg与室温的温度差,玻璃态的弹性模量,降低内应力的途径,减少内应力产生,内应力松驰掉,降低内应力的途径材料设计,选用模量低的、收缩率小的、线胀系数小的树脂体系 选用韧性树脂体系 选用低温固化体系 加入粉状无机填料,降低内应力的途径工艺设
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