1、UV 固化曝光时间对机械的影响和物理性能的环氧、 乙烯基酯玻璃纤维复合材料层合板复合材料 摘要 ： 紫外线 (UV)固化过程介绍了在固化聚合物基复合材料 (PMC)应用程序在生产防弹背心。使用了两种类型的胶粘剂或基质材料 :环氧树脂和乙烯基酯。他们每个人都被混合在一起不同类型的光引发剂 ;Bisacyl 膦 (乱搞 )和阿尔法羟基酮过氧化物 (AHK)在 1.0 每百树脂 (phr)从混合物所占的比例。三明治 PMC 的施工是由手工完成糊工艺混合物全军覆没纤维层。标本然后进行养护，根据不同的持续时间是 3， 6， 9， 12分钟比较的整体素 质产生在 UV光照射下的复合材料。层压板是然后测试，
2、以确定其特性的物理属性和其应用的荷载作用下的行为。通过扫描电子显微镜 (SEM)的形态学观察进行以评估质量的每个纤维层和基体润湿行为之间的附着力。乙烯基酯不是推荐，因为两天都需要使其完全固化环氧树脂，是不同，用于矩阵固化迅速一旦暴露在紫外线下。另一方面，固化时间的影响显示的最佳结果密度被索取的固化时间 12分钟。固化介于 6 到 9分钟的时间被发现是最佳的拉伸强度值。三分钟的下 UV固化灯照射造成最大值，在贯入阻力或导致的复合材料层合板的硬度。 关键字 : UV 固化，环 氧、乙烯基酯光引发剂，固化时间的影响，机械，物理，形态。 介绍 紫外线 (UV)固化已知为 淬火过程的液体物质，当它被暴露
3、紫外线辐射。高分子材料固化过程使 UV 光发挥了重要作用由于过程是更多的高分子材料加工加热固化比有利。虽然由这固化技术是相对较慢相比，热固化，结果是高强度、高冲击性能的影响由于结晶度的聚合物基复合材料 (PMC)通过交联聚合物的增强机制。固化工艺的应用之一高分子材料的紫外线可以见于为生产个人防护装备(PPE)实例防弹背心。作为进行这项研究前期生产防弹背心 PMC 将用于包裹氧化铝板为了高弹道冲击命中时 作为持有人防弹背心。这将避免氧化铝板打入一旦触发子弹击中他们的片断。 本研究的目的是发展外部分的防弹衣和评估的能力紫外线在转换到的热固性材料变硬或变与紫外线照射下固化提供援助的光引发剂。此外，它
4、还在于研究固化时间在 UV固化过程中的参数高分子材料和及其对性能的影响导致的产品。这项研究有其自身的重要性和是提供基本的好处 UV 固化的身体的影响的理解和力学性能的项目符号的应用防弹背心制造技术。输出固化的 PMC 然后会研究和分析。 虽然要处理的特殊物质可能会发生变化广泛取决于其应用程序和最后使用，他们都是聚合物的基本上组 成。 UV固化，高分子材料从转换过程液固比由紫外光相反是一个受欢迎的替代传统的干燥。数量和种类的 UV固化油墨、 涂料和胶粘剂，申请继续扩大速度快，造成新的设计挑战，提高治愈效率，速度，和固化的聚合物膜的物理性能。 UV固化是高度适应油漆和涂料，装饰，种类繁多的产品由于
5、装配一些关键属性。这是一个低温过程在哪里不是必需的热和高速过程几乎瞬间。此外，它是能源效率藉以精力只在固化过程在发生反应，不加热 1。紫外光固化胶粘剂也有两个组件。第一部分是胶粘剂的树脂本身和第二部分已经混合称为光引发剂。光引发剂的秘密在于，它 不会反应与树脂的本身。光引发剂必须吸收紫外线光之前什么都可能发生。 UV灯是什么时候交付，光引发剂将接受一种化学物质反应和导致对胶粘剂的生产产品更好地变硬。一种类型的光引发剂在本研究中使用暴露在 UV光的不饱和的树脂。它有在白色色素证明有用的应用程序配方，固化玻纤增强聚酯 /苯乙烯系统和清洁的漆为户外使用光稳定剂。优秀的吸收属性的乱搞还允许固化的厚节
6、2。在其他人手中， AHK 是第二个光引发剂，本研究所使用的与贸易名称 Irgacure 184。这是高效的非黄光引发剂，这是用于启动的 photopolymerisation 化学不饱和的预聚物与单声道的组合或多功能的乙烯基单体 2。 UV 光具有两个重要的特性，是波长和强度。为对光引发剂做出正确的反应，它必须暴露在光的正确波长和足够的强度。否则为化学反应不可能完全实现。结果将差或不一致的胶粘剂的性能 3。 UV 光固化是依赖于光子分子碰撞。成功地执行任何 UV固化过程取决于投影光子的难易成一种可固化材料 1。光学性质固化材料 (聚合物树脂 )和光学必须匹配灯的特点，以生产有效的 UV固化系
7、统 。 UV能量惊人表面原因光引发剂引发聚合反应。这种材料通常被凝固或干它退出 UV固化区时 。时间，和因此所需的治疗的空间是显著小于热的干燥方法。因为过程依赖的 UV灯光来启动的分子，交联它不蒸发溶剂不明显热 4 的承印物。该应用程序，特别是结束了它生产的产品将确定的要求物理性能的固化光化学 2。 UV处理比其他整理几个优点方法。典型产品线涉及涂料 (木头上金属、 纸张和塑料 )，油墨 (的活版印刷，放平版印刷、凹版印刷和丝网印刷 ) 和胶粘剂 (用于薄膜、 铝箔或纸衬底 )。行业使用这些技术是多样，类型多样包括汽车零部件、医药产品、电子、 CD和 DVD，两片和三片可以打印、管和管涂料、家
8、具、纤维光学，地板 ，包装和容器 4。 材料和方法 原材料和样品的制备 高分子树脂的主要原料，被混合在一起光引发剂。这两个环氧和乙烯基酯是作为粘结剂混合物中的行为。它一直从凌晨三通通化学品 Pte买了。有限公司新加坡。与此同时，光引发剂材料已由新加坡汽巴赞助。的光引发剂添加到基质材料每一部分金额百比树脂 (phr)1:3.有有两种类型的样品在参与这项研究。样品 B 是一系列的以乙烯基酯为样本虽然示例 C 是与样品基体材料环氧树脂为基体材料。有关示例的详细信息下面的表 1 介绍了配方。每个样品 B 和 C 是混合在一起搅拌均匀的解决方案。树脂的总 重量是 120克。对 AHK 乱搞的构成比例是
9、1:3，添加 1.0 phr.从总的混合物。在第一阶段的清扫过程中，一层无纺布无捻粗纱被放置在一个平面上。一次的树脂的混合物和光引发剂均质化后，它被席卷使用画笔玻璃的顶部。在那之后，另一层是穿上第一的玻璃层压板，同样的程序重复直到 10 层的层压板生产。这层合板施工进行反复的另一种示例。后无捻粗纱布的10 层粘在一起，层压板然后正在真空袋过程它被放置在一个真空室中。通过执行这提高了一步，层间附着力和截留的空气被驱逐。后真空袋舞台，玻璃层压板被暴露在 UV光线。一次进程已完成， 样品就取出来准备测试。 表 1 。有关样本制定防治策略的详细信息。 样品测试 密度测试 为了研究进行密度试验物理性能的
10、 UV固化层压树脂基复合材料采用的参数，例如已被更改胶粘剂用于开发夹层结构的类型每一层的玻璃以及曝光时间之间根据 UV光。本试验采用应用阿基米德原理。 拉伸试验 根据进行拉伸试验 ASTM D 3039 标准。在进行试验十字头速度为每分钟 2 毫米。标本拉伸试验研究了利用切割出板条测量 200毫米 25毫米。标本被砍 3研磨制得的 mm特大型和最终尺寸并使用砂纸 产生更平滑的端面。 3.2 mm厚和测量 50铝结束选项卡 25mm 是本地胶合的两端每个层压板。 8日标本带共被切断每个生产的复合材料层合板。对于该测试，产生了两个系列的样品。 B系列生产以乙烯基酯为基体材料同时系列 C 环氧树脂为
11、基体材料。这样做的目的是测试研究用树脂的影响，研究中的作用通过增加曝光时间在紫外光照射下的固化。下面的图 1显示为拉伸试验样品。 样本 B C 每个的样本详细信息 机织巡回乙烯基酯乱搞 + AHK;(乱搞 + AHK = 1.0 phr) 3 分钟 6 分钟 9 分钟 12 分钟 机织巡回 + 环氧 + 乱搞 AHK;(乱搞 + AHK = 1.0 phr) 3 分钟 6 分钟 9 分钟 12 分钟 图 1. 试样的拉伸试验 ASTM D 3039。 硬度测试 在样品进行硬度试验为了知道对表面渗透阻力玻璃层板，在紫外光照射下治好了。的硬度试验布氏硬度试验中模 式与压头直径是 10毫米和 100
12、 N 的加载。 通过扫描电子的形态学观察 显微镜 (SEM) 这种观察的目的是确定是否每年发生的适当粘连和纤维湿了复合材料层合板。扫描电镜用于这个观察是变量压力扫描电子显微镜。 结果与讨论 物理试验 .密度行为 密度测试的目的是观察对紫外光固化的物理性能影响层压板复合材料生产的不同类型的树脂和如果中的固化时间变化存在变异性，研究根据 UV光。一般来说，密度的乙烯基用酯是 1.35克 /立方厘米 3而对于环氧树脂 ;密度 1.50 g/cm3。使用环氧胶粘剂的样品有而采用乙烯基酯的样品的密度更大 。这一结果是根据两者的密度数据环氧树脂的密度有多大价值的处女树脂乙烯基酯。图 2显示了 PMC的密度
13、行为在函数的固化时间根据 UV光产生复合材料的样品 B和 C 上的情节，B 和 C 的样品的密度值似乎会增加不断与固化时间的增加。两个 B 和 C，绘制的数据的示例显示作为增量固化时间增加。这表明，曝光在紫外光照射下的时间对紫外线的密度值的影响固化层压板。它可能引起的树脂原子，可能有足够的能量来移动，使在固化时它们之间更好的安排是在进步。此外，这将使纤维使更好的联系，由于固化与聚合物链作为时间的紫外线照射增加。在树脂链将有更多的时间来安排纤维更接近彼此。因此，虚空，存在的可能性被降到最低延长曝光时间的紫外线。虚空发生优先在层接口和增长相当大的 5。 图 2 。在各种固化样品的密度曝光时间。 力
14、学测试拉伸强度 图 3 显示了用于绘制的数据拉伸强度与时 间的固化的两个样品在 B 组和 C组 。从图中，两个拉伸强度曲线在接触某些值表明强度峰时间。因此，从总体上分布数据表明，示例 C 系列有更大的拉伸强度比较 B。 样品系列从绘制的图， 3分钟的固化曝光的拉伸强度值是最低相比在测试中获得的所有数据该系列的样品 B。 结果这可能是由于不对胶粘剂 3分钟足够固化时间完成从液体到固体的转型阶段根据紫外曝光。因此，它产生弱每个纤维聚合物之间的关系矩阵。玻璃纤维编织层压板内巡回仍然是湿的因而不强粘合彼此之间。 6分钟的曝光时间，机械拉伸这两种聚合物复合材料强度的了越来越强相比的固化 3分钟曝光。湿
15、的纤维变得完全干燥，制作保税强烈的附着力。为进一步 3 分钟的固化曝光， B3，拉伸试样力量被发现，进一步增加，然而为固化 时间达 12分钟，拉伸强度下降。在 12分钟的固化的时间纤维成为烧焦在哪里它不会作为加固和债券的能力每个粒子之间变得有限。 图 3. 样品在不同固化的拉伸强度曝光时间。 对于示例 C1， 3 分钟的固化在紫外线下光照射显示更大的拉伸强度。这是由于到哪里环氧树脂具有更好性能的胶粘剂的类型相比，乙烯基酯。纤维之间胶粘剂强对环氧树脂粘合。然而，环氧树脂的局限性在于，它不会治愈一样飞速乙烯基酯。在 UV固化 的一步之后 , 它需要另一个 2天干燥室温完全熟化期和硬化。另一个 3
16、分钟的固化曝光后 ,拉伸强度进一步提高。这意味着，需要更高的力量来打破样品，因为更好属性，取得了样品 C2。作为曝光时间的增加，结果表明的常量值但有的拉伸强度是位减少发生在 9分钟的曝光时间。这意味着，环氧树脂，样品达到峰值之间的 6到 9分钟曝光时间。由于曝光时间增加到 12分钟，抗拉强度值降低。 硬度测试评价 图 4显示的硬度的绘制的数据生产复合材料，在紫外光照射下治愈与不同的曝光时间。系列的样品 B代表与乙烯基酯树脂胶粘剂作为被消灭的样品和样品 C系列代表 被消灭的样品由环氧作为粘接材料。基于图 4，环氧树脂是代表作为绘制的图形显示样品 B 系列有更大的硬度值。系列乙烯基酯样品 B1 表
17、明， 3分钟的曝光时间，硬度要好相比样本 B2 甚至 B2 被暴露在紫外线长时间下时间是 6分钟。比较可以关于澄清胶粘剂分布不均匀的想法玻璃层压板在擦拭的过程中。树脂的胶粘剂可能擦玻璃图层上非均匀条件在哪里树脂分布可能略在不同的地方，在同一板上各不相同。 图 4。 的样品在不同固化时间的硬度。 此外，虚空中可能存在的纤维层，导致较低的硬度值。因此，在硬度测试，得出的结果表明变化硬度是取 决于树脂分布在玻璃上层压板。擦去玻璃层压板上的厚胶可能有更大的硬度值。有关示例 B3，哪个是 9 分钟的曝光时间下 UV 光，还有一点相比 6分钟的硬度值递增固化时间。硬度值增高更远时紫外线照射样品 B4 的
18、12分钟才治好了。关于另一只手， C1样品具有高的硬度值在其他系列 C。 样本然而， 为 6分钟固化时间，样品的硬度值 C2显示位的减量。价值增加略在 9分钟固化时间对样品的 C3但再减少为样品 C4到 16.7 HB。因此，从数据获得，它表示，随着固化的增加时间，只有系列的示例，用于乙烯基酯胶粘剂显示增量中术语的硬度。在对比度， 硬度为环氧值被降低。因此，在整体来看，它可以是澄清说的变化固化时间给的紫外光固化硬度没有影响层压板。 形态分析 除了物理和机械属性，通过形态学观察此外进行了扫描电镜 (SEM)两边的UV固化使用乙烯基酯的层合板和环氧树脂作为胶粘材料。该镜的图 5与它所示选定的紫外光
19、固化层压板是采取在拉伸断裂点。它清楚地表明玻璃纤维丝有很小的树脂浸渍沿其长度。这可能会指示性的纤维与基体期间不当粘连固化时间。纤维的表面覆盖着在不均匀的条件下的矩阵。此外，现有的此外可以看到虚空。空洞的存在影响尤其是导致 UV光的力学性能固化层压板。然 而，在断裂的纤维绞线似乎拉出干净的小证据树脂浸渍沿其长度。雨打湿无纤维在断裂表面的样品中发现时进行了观察。所有样本都有很好很好干胶粘剂，表明矩阵解法足够的治愈之前进行测试。 图 5。 显微图像所选样本的紫外光固化复合材料层合板复合材料。 结论 在此研究中，几个意见喜欢对做了机械和物理性能紫外光固化复合材料层合板复合材料方面加工参数的 UV固化曝
20、光时间。它发现不适合用作乙烯基酯胶粘剂，因为它需要两天后被治愈暴露在紫外线照射下。在其他人手中，环氧可以治愈迅速经过三分钟的曝光在紫外光照射下的时间。因此，使用环氧 树脂在 UV固化层板复合材料的应用是一项权利如果相比，乙烯基酯的选项。此外，很明显显示的环氧树脂密度高被比作乙烯基酯，因此给出了与 PMC 的密度更大环氧树脂为基体材料。在结合密度属性，作为在紫外光照射下的曝光时间是增加，增高了PMC 的密度。这就告诉在该基板内的空隙，是减少或消除由于固化机理。拉伸强度，值为较高的环氧乙烯基酯相比。在另外，拉伸强度到达了它价值的山峰之间的固化时间的 6至 12分钟。固化时间承印物上被发现不影响的硬
21、度值。此外，通过形态学观察扫描电镜，发现适当的附着力较差之间的纤维层和矩阵胶粘剂。总体来看 ，进一步研究的需要，为了进行充分发掘的建议材料的潜能和尤其是对防弹衣固化技术应用程序。结果，由此得出的属性初步调查仍然是需要通过扩大其他研究，以实现最佳的信息与 UV光在转换贡献的问候基质材料，从液体到固体。 鸣谢 参考文献 1 Stowe R. W. April 2002. Key Factors in the UV Curing Process, the Relationship of Exposure Conditions and Measurement in UV Process Designa
22、nd Process Control. 2 Augustine O. N. 2004. Development of the RIDFT Process Incorporation of UV Curing Technique. The Florida State University College of Engineering. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences 3 Bolton J. R. 2005. Fundamental of UV Treatment.Terms and Definitions Do Matter. 4 Goin J. 2004. Anatoly Skirda, Eugene Tokhtuev, Understanding UV Monitoring for Air and Water UV Treatments. 5 Gutowski T. G. 1997. Advanced Composites Manufacturing. 2nd Edition. John Wiley.
