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环氧树脂在固化过程的收缩和内应力 June16 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
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