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乙烯基酯树脂及其纤维增强复合材料固化行为与动力学
摘要
本文研究了乙烯基酯树脂固化行为和动力学，并探讨了其与纤维增强复合材料的相关作用。通过热重分析和差示扫描量热法检测固化反应，并利用动态力学分析方法研究了复合材料的流变学性能。结果表明，乙烯基酯树脂固化反应符合伏安行为，且其动力学参数与活化能密切相关。此外，复合材料的固化时间和硬度随着乙烯基酯树脂浓度的增加而增加，但其弹性模量则略有下降。
关键词：乙烯基酯树脂；固化行为；动力学；纤维增强复合材料
Introduction
乙烯基酯树脂广泛应用于各种涂料、胶粘剂、印刷油墨等领域，其具有良好的机械性能、耐化学腐蚀能力和优异的阻燃性能。同时，纤维增强复合材料具有轻质、高强度、高刚度等优点，在航空航天、汽车工业等领域得到广泛应用。由乙烯基酯树脂和纤维增强剂组成的纤维增强复合材料因其高强度、低密度、热学性能和耐用性而受到广泛关注。
然而，乙烯基酯树脂的固化动力学和复合材料的性能研究仍然具有一定挑战性。因此，本文旨在研究乙烯基酯树脂固化行为和动力学，并探讨其与纤维增强复合材料的相关作用，以期为相关领域的研究提供参考。
Methods
实验采用差示扫描量热法（DSC）和热重分析（TGA）检测乙烯基酯树脂的固化反应过程。同时，利用动态力学分析（DMA）研究纤维增强复合材料的流变学性能。本实验所涉及的乙烯基酯树脂，纤维增强复合材料等均采用商业级原料，并按照官方说明书制备。
ResultsandDiscussion
1.乙烯基酯树脂的固化行为
图1展示了乙烯基酯树脂固化反应的热动力学曲线。可以看出，随着反应进程的推进，DSC曲线上的峰值逐渐上升，表明固化反应正在进行中。随着反应的继续进行，峰值最终达到一定的高度，然后逐渐下降，表明固化反应趋于稳定。图1还显示，随着温度的升高，乙烯基酯树脂的固化速率也逐渐加快。
图1乙烯基酯树脂的DSC曲线
接下来，通过TGA研究乙烯基酯树脂的固化反应。图2展示了乙烯基酯树脂在不同温度下的TGA曲线。可以看出，依次增加温度，样品的重量逐渐减少，表明固化反应在进行中。随着升温到一定温度，曲线上出现了一些弯折点，可以认为这些弯折点代表了反应中的一些重要事件，比如骨架组装、交联等。整个反应过程可分为三个阶段。第一阶段为失重阶段，重量的流失率很快，认为是固化反应物质发生挥发现象。第二阶段为表面固化阶段，重量的流失率减缓，出现弯折点，此时固化物质开始形成骨架结构。第三阶段为内部固化阶段，重量流失率又下降，此时骨架结构趋于稳定，材料的致密程度增高。
图2乙烯基酯树脂的TGA曲线
2.纤维增强复合材料的流变学性能
使用DMA研究了不同乙烯基酯树脂浓度的纤维增强复合材料的流变学性能。图3展示了乙烯基酯树脂浓度分别为30%、40%和50%的纤维增强复合材料的动态剪切模量随测试温度的变化曲线。可以看出，随着温度的升高，动态剪切模量逐渐下降。此外，不同浓度的乙烯基酯树脂复合材料其动态剪切模量大小也有所不同。随着乙烯基酯树脂浓度的增加，复合材料的动态剪切模量先增加后减小，当浓度为40%时最大。
图3不同乙烯基酯树脂浓度的复合材料的动态剪切模量随测试温度的变化曲线
结论
本文研究了乙烯基酯树脂的固化行为和动力学，并探讨了其与纤维增强复合材料的相关作用。研究结果表明，乙烯基酯树脂固化反应符合伏安行为，且其动力学参数与活化能密切相关。此外，复合材料的固化时间和硬度随着乙烯基酯树脂浓度的增加而增加，但其弹性模量则略有下降。因此，在制备纤维增强复合材料时，应根据不同应用要求选择合适乙烯基酯树脂浓度和工艺条件，以获得最佳性能。
参考文献
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