摘 要

紫外光固化是一种环境友好的绿色成型方法，其在树脂基复合材料的固化是最近发展起来的，目前已广泛应用于船舶构件、管道修补等领域中。但其一次性固化深度较低的缺点，使它在应用上受到了限制。

本文主要研究紫外光引发剂对乙烯基树脂的光固化有效厚度和复合材料的物理机械性能的影响。主要讨论了光引发剂的类别、用量及其复配对固化深度的影响，辐射距离对复合材料性能的影响。此外还探讨了光热复合引发系统的应用。

研究结果表明：1173引发剂单独使用时，弯曲强度只有463MPa；4090光引发剂单独使用时，弯曲强度为663MPa。1173和4090型光引发剂以3:7的比例复配，在加入量为3phr时，树脂浇铸体的固化深度最大，为8mm。以1173和4090的复配固化的板材性能与一般的热固化树脂相比，性能更加优异，弯曲强度最高能达到663MPa。 随着光照距离的减小，紫外光固化材料性能有所提升。

关键词：紫外光固化；固化深度；复合材料；光引发剂；复配

Abstract

UV curing , an environmentally and friendly method which can be used in resin-based composites curing ,was recently developed and has been widely used in shipbuilding member, pipeline repair and other areas. But its low one-time cure depth disadvantage has limited its application.

This article researched the effect on the vinyl ester resin and mechanical properties of the composite material caused by UV light curing initiator . The main categories are discussed in photoinitiator, the amount and impact of multiplexing paired curing depth, from the effects of radiation on composites. It also explores the solar thermal complex initiation applications.

The results show that: When the initiator 1173 was alone, the bending strength was 463MPa; when the 4090 photoinitiator was alone, the bending strength was 663MPa. when photoinitiator 1173 and photoinitiator 4090 use the ratio of 3: 7, in the amount of 3phr, the curing of the resin cast maximum depth was 8mm. Compared with the conventional heat-curable resin, Using 1173 and 4090 the compound cured panel have more outstanding performance. The maximum bending strength reach 663MPa. With the decrease of the distance light, UV-curable material performance has improved.

Key Words：UV-curing ; depth of Cure ; composites ; photoinitiator ; complex

目录

摘 要

Abstract Ⅱ

目录 1

第一章 绪论 1

1.1紫外光固化材料的国内外研究现状 1

1.2 紫外光固化复合材料研究现状 1

1.2.1国外研究概况 2

1.2.2国内研究概况 3

1.2.3未来研究趋势 3

1.3 紫外光固化基本原理 4

1.4 紫外光固化的工艺特点 5

1.5本论文研究目的和主要研究内容 6

1.5.1研究目的与意义 6

1.5.2主要研究内容 6

第二章 实验部分 7

2.1 实验原材料 7

2.1.1光固化树脂 8

2.1.2光引发剂 8

2.2 实验装置及仪器 9

2.2.1辐射装置 9

2.2.2实验仪器 10

2.3工艺流程及实验步骤 10

2.3.1工艺流程 10

2.3.2实验步骤 10

2.4性能测试 11

2.4.1弯曲性能的测定 11

2.4.2巴氏硬度的测定 11

第 3 章 结果与讨论 12

3.1 光照时间对紫外光固化深度的影响 12

3.2光引发剂种类与用量的影响 12

3.3光引发剂的复配 14

3.4光照距离对光固化复合材料性能的影响 16

3.5单一光引发剂与复配光引发剂引发复合材料性能比较 16

3.6光热复合固化探索 17

第四章 结论 19

展望 19

参考文献 20

致谢 22

第一章 绪论

1.1紫外光固化材料的国内外研究现状

紫外光（UV）固化技术是从上世纪60年代开始发展起来的一种更高效、节能且环保的固化技术。相比于传统的热固化技术，紫外光固化的产品拥有速度快、能耗低、环境污染少、性能优异等特点，这使得它迅速受到了人们的重视，在电子产品、印刷加工、模具制造、医疗卫生等领域有广泛的应用。

紫外光固化技术作为一种高效环保的新型固化技术，它完全符合“5E”原则，即高效（Efficient），紫外光固化技术固化速度非常快，一般几分钟内即可固化完全，效率很高；节能（Energy），紫外光固化技术固化过程能耗很低，一般仅为热固化的1/5；环境友好（Environmental），紫外光固化技术固化体系不含有机溶剂，固化过程无需加热，无温室气体产生；经济（Economical），紫外光固化的引发剂活性高，生产连续；性能优异（Excellent Finishing of Radiationcuring）,紫外光固化的产品性能优异^[1]。

树脂基复合材料比强度高、比模量高、耐腐蚀性能好、电性能优良而且具有可设计性，这使得它被广泛的应用在化工产品、体育用品、船舶、航空航天和建筑用品等各个领域。目前树脂基复合材料使用的树脂体系大都含有低分子的挥发物和有机溶剂。低分子挥发物在运输和贮存过程中有产生爆炸的可能性^[2]，另外在使用过程中，挥发物和有机溶剂对人的眼睛和皮肤有强烈的刺激性，是对人身体健康的潜在威胁。

紫外光固化技术应用于树脂基复合材料的固化是近几年发展起来的一种新的固化方式，有利于控制制件的尺寸，实现低温固化，减小产品的残余应力减少对人体和环境的危害。在此基础上，研究紫外光固化工艺与树脂基复合材料性能的关系对复合材料的UV固化工艺有很大的指导作用。

1.2 紫外光固化复合材料研究现状

紫外光固化工艺自从二十世纪六十年代开始发展，目前仍然存在着以下问题：