前 言

树脂传递模塑（RTM，Resin Transfer Molding）是目前复合材料成型工艺中发展比较迅速的一种先进复合材料成型工艺。RTM工艺具有工艺设备简单、制造成本较低等诸多优点，在航空、航天、汽车、建筑等领域有着越来越广泛的应用。RTM技术的关键之一是寻找理想的树脂体系，该工艺要求树脂韧性好、注射温度下黏度较低、适用期长、挥发分含量低等特点[1～4]。

青蛙不小心，摔了一跤，弄得灰头土脸，螃蟹扬起头，逐个拍打着自己的八条粗腿，一本正经地教导青蛙，你看你，你看你，应该多长几条腿嘛，腿多走的稳啊！青蛙点点头，惭愧地说，这是遗传问题，我没办法改变。螃蟹得意洋洋地哈哈大笑起来。

酚醛环氧树脂分子结构中含有2个以上的环氧基，具有粘接强度高、收缩率低、电绝缘性优良、机械强度高、加工性良好等优点，能够赋予复合材料良好的力学性能和物理性能，可用作RTM专用树脂[5～7]。在用于RTM工艺时，由于RTM工艺是低压成型工艺，不仅要求树脂具有较高的力学性能和物理性能，还要求树脂具有很低的黏度，以满足树脂对纤维的充分浸润及流动充模[8～9]。

总之，瑜伽运动是现在校园内慢慢开展起来的新元素、新文化运动，也是体育教材中新兴项目类开发的资源，笔者希望通过今后的摸索与探讨，在日常教学中继续不断反思与改进，让瑜伽成为更多学生喜爱的运动，让学生感受到身心灵动，焕发迷人风采的瑜伽课堂。

本文选用酚醛环氧树脂，配制了低黏度环氧树脂体系，对其固化反应特性和化学流变特性进行了研究，采用双Arrhenius黏度模型方程建立化学反应流变模型，用以预报不同温度参数下的树脂低黏度工艺窗口，为优化RTM工艺参数和保证产品质量提供了必要的技术基础和理论依据。

1 实验部分

1.1 实验原料及仪器

实验原料及仪器见表1。

一杭摇头，想借着锁把板扣拧开，试了试，没成功。老太太从床底下找到一把钳子，一杭接过来，把锁拧开了。里面是一个黑漆漆的小匣子，一杭见过，装零钞用的。一杭说：“这个你也留下吧，以后可以用到。”老太太打开看了看里面的钱，犹犹豫豫地说：“钱也归我？”一杭点头。老太太赶紧把钱塞进裤兜里，又用力按了按，积极地帮一杭清理抽屉里的东西，生怕一杭反悔似的。

 

表1 实验原料及仪器Table 1 The raw materials and experimental apparatus

  

名称酚醛环氧树脂（F44）669稀释剂环氧稀释剂（S-610）端羧基丁腈橡胶（CTBN）4-4'-二氨基二苯砜（DDS）示差扫描量热分析仪（DSC）流变仪真空干燥箱规格工业级工业级分析纯液体粒径 ＜10μm Q20 DHR-1 ZK-82A生产厂家南通星辰合成材料有限公司无锡钱广化工原料有限公司SYNASIA公司上海新光化工有限公司上海众司实业有限公司美国TA公司美国TA公司上海市实验仪器厂

1.2 试验过程

2.3.1 初始黏度方程的确定

1.3 试验方法

采用示差扫描量热仪（DSC）以5℃/min的速率，室温至300℃，N2氛围下对试样进行测试，确定树脂体系反应的起始温度、峰值温度以及终止温度。

治疗后2个月，测量两组患者上颌中切牙凸距差、倾角、磨牙位移、上下齿槽座角及尖牙间宽度；观察并统计两组患者釉质脱矿、牙周组织破坏、牙根吸收、黏膜溃疡、牙齿松动、牙髓反应的发生例数，并计算不良反应的总发生率。

（1）视在功率。视在功率主要值得是在电力线路中，电压和电流之间存在的差距与两者之间的乘积，通常在计算的过程中都是采用符号S表示，在计算的过程中通常都是有电流和电压进行相乘得出的一种功率形式。

2 结果与讨论

2.1 树脂体系的固化反应特性

用DSC测定树脂体系的固化放热曲线，结果如图1。

  

图1 树脂体系的DSC曲线图Fig.1 The DSC curves of epoxy resin system

由图1可以看出，环氧树脂体系固化反应的起始温度为156.60℃，峰值温度为219.04℃，终止温度为283.50℃，在固化反应起始温度之前，体系的DSC曲线存在一段相当长的平滑曲线，在这段时间区间内，曲线所对应的温度下树脂的化学反应较为平缓，基本没有变化，在这个过程中，树脂体系具有较宽的温度选择区间，有利于复合材料的RTM成型及固化工艺操作和控制。

2.2 树脂体系的黏度特性分析

RTM工艺的本质是树脂流动充模的过程，因此对树脂体系流变特性的研究十分必要。通常，在研究树脂体系的流变特性时，要兼顾对体系黏度和弹性的研究。但复合材料成型工艺主要是针对树脂体系凝胶点前的黏度特性，在凝胶点前，树脂体系的黏度对剪切速率不敏感，剪切速率对树脂体系的流变特性几乎没有影响[11～14]。因此研究树脂体系的化学流变特性，主要是研究其黏度变化。

其中，η0、α、n 均符合双 Arrhenius方程。

采用流变仪对树脂体系进行动态黏度分析，升温速率为2℃/min，结合DSC曲线和树脂体系的动态黏-温曲线分析，选取4个温度点进行静态等温黏度测定。

（3）长期股权投资核算的变革。长期股权投资核算也是政府会计改革的一大亮点。在政府会计制度核算下，长期股权投资要求采用权益法核算，按照被投资单位每年实现的净损益以及分配股利情况，调整长期股权投资的账面金额。这样可以更加真实、完整反映长期股权投资的价值，在年度报告中投资情况也能准备体现。

2.2.1 动态黏度分析

图2为树脂体系的黏度随温度变化曲线。通过图2可以看出，在升温过程中，树脂体系的黏度首先迅速下降，然后到80℃时趋于平缓，在0.15Pa·s附近小幅度波动。随着温度的升高以及树脂化学反应的进行，黏度在190℃迅速上升。从动态黏度曲线可以看出，在80～190℃之间黏度在0.3Pa·s以下。

  

图2 F44树脂体系的黏-温曲线图Fig.2 The viscosity-temperature curves of F44 resin system

2.2.2 静态黏度分析

结合树脂体系的DSC固化曲线图，考虑到温度过低，体系维持低黏度平台时间短，难以保证RTM工艺具有较长的适用期；温度过高，体系固化反应加快使得活性基团发生交联反应，黏度升高，不符合RTM工艺要求。综合上述考虑，选取了110℃、120℃、130℃、140℃进行定温黏度测试，测试结果如图3。

由图3可以看出，在80min之前，4个温度下的黏度相近，均在0.1Pa·s附近小幅度波动。随着时间的增加，140℃下的黏度在85min陡然增加，110℃和130℃下的黏度在115min增加，增加幅度比140℃小，120℃下的黏度在100min后随时间小幅度增加，低黏度时间较长。

  

图3 树脂体系的定温黏-时曲线图Fig.3 The viscosity-time curves of epoxy resin system

2.3 树脂体系化学流变模型建立

RTM工艺对树脂体系的黏度有着严格的要求，Becker在研究过程中，提出了树脂注射黏度为0.8Pa·s的上限标准。黏度过高，注射压力增大，增强纤维易被冲刷错位，同时树脂对纤维浸润速度慢，不利于空气排出。黏度过低，树脂可能在浸润纤维束之前就充满模腔，导致制品的干斑和空隙缺陷[10]。

研究环氧树脂体系的化学流变模型有凝胶点模型、WLF模型、双Arrhenius模型等[15]。本文采用双Arrhenius方程来探究该树脂体系的黏度特性，黏度方程为：

 

式中，ηt—树脂在 t时刻的黏度，mPa·s

1.2 试验方法 2017年 5月15日播种，随机区组设计，3次重复，小区面积17.5 m2，株距 15 cm，垄距70 cm，小区留苗170 株。收获时，每小区除去边株，随机选取10株进行田间及室内考种，调查的主要性状有株高、分枝数、单株荚数、单荚粒数、荚色、籽粒色泽、百粒重、生育期和产量。

η0—树脂在初始时刻的黏度，mPa·s

α、n—模型参数

t—时间，s

为研究环氧树脂体系是否满足RTM工艺操作要求，在实验过程中对树脂体系进行动态及静态黏度分析，以期找到适合于RTM工艺的低黏度温度范围。

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以F44为主体树脂，DDS为固化剂，CTBN为增韧剂，669和S-610多官能环氧树脂作稀释，按一定的比例混合热溶，待全部溶解后，将混合物置于真空干燥箱作脱泡处理。

由图7可得出直线的截距为3.0382，斜率为-2323.746，通过计算算得k5为20.867，k6为 -2323.746，将k5、k6代入到方程（4）中，得到n模型参数方程：

 

由式（5）可知，lnη0与 1/T 成线性关系，在图 2中选取5个点，以1/T为横坐标，lnη0为纵坐标作图，得到lnη0-1/T直线图，如图4。

由图4可得出直线的截距为-10.171，斜率为6006.822，通过计算算得 k1为 3.826×10-5，k2为6006.822，将 k1、k2代入到方程（2）中，得到初始黏度方程：

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图 4 lnη0-1/TFig.4 The lnη0-1/T

2.3.2 模型参数的确定

将等温黏度曲线中的黏度除以零时刻黏度作为纵坐标，时间作为横坐标，得到ηt/η0-t图，如图5。

  

图 5 ηt/η0-tFig.5 The ηt/η0-t

将相对黏度曲线采用模型参数方程式（1）进行非线性最小方差拟合，即求出110℃、120℃、130℃、140℃下的模型参数α、n，拟合结果如表2。

 

表2 不同温度下模型拟合参数Table 2 The model fitting parameters at different temperatures

  

温度/℃110 120 130 140 α n 0.0447 0.0468 0.0245 0.0066 0.0474 0.0584 0.0649 0.0746

根据模型参数方程式（3）、（4），ln（α）和 ln（n）分别与1/T成线性关系，以1/T为横坐标，ln（α）和ln（n）为纵坐标作图，分别得到ln（α）-1/T和ln（n）-1/T图，如图6和图7。

由图6可得出直线的截距为-28.846，斜率为9990.355，通过计算算得 k3为 3.0×10-13，k4为9990.355，将 k3、k4代入到方程（3）中，得到 α 模型参数方程：

 

对初始黏度方程进行处理，将方程η0=k1exp（k2/T）的左右两边同时取对数，得到方程：

 

  

图 6 ln（α）-1/TFig.6 The ln（α）-1/T

  

图 7 ln（n）-1/TFig.7 The ln（n）-1/T

2.3.3 化学流变模型的建立

  

图8 实验值与模拟值的对比图Fig.8 The comparison of experimental and simulation values

将方程式（6）、（7）、（8）代入式（1），通过计算得到F44环氧树脂体系的化学流变模型方程：

该文研究所得数据资料采用SPSS 16.0统计学软件进行处理分析，计量资料使用（±s）表示，实施 t检验；计数资料用例数表示，使用χ2检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

 

将测试得出的数据与基于双Arrhenius模型拟合的曲线进行对比，结果如图8所示。由图8可以看出，整体上基于双Arrhenius化学流变模型建立的黏度模型预报结果与实验结果比较吻合。120℃、130℃与140℃下的黏度拟合值比110℃更加贴合实验结果，110℃下的黏度拟合值与实际测试得出的数据有一些偏差，实验过程中可选择其他温度进行树脂注射。

2.4 RTM工艺黏度窗口预报

基于RTM工艺对树脂体系的黏度要求，本实验确定低黏度平台要求为 0.5Pa·s、0.3Pa·s、0.15Pa·s，根据化学流变模型方程式（9），对RTM环氧树脂体系的操作工艺窗口即低黏度平台时间进行较为准确的预报。

 

表3 RTM环氧树脂体系的工艺窗口预报/minTable 3 The prediction of processing window of RTM EP system/min

  

η/（Pa·s）T/℃≤0.5≤0.3≤0.15 110 130 120 90 120 150 130 100 130 125 120 100 140 95 90 70

从表3可以看出，在110～140℃的温度范围内，低黏度保持时间至少大于70min，120℃与130℃下的低黏度保持时间均大于100min，具有相对长的适用期，因此在110～140℃的温度范围内，F44环氧树脂体系可以较好地满足RTM工艺的基本要求。

3 结论

（1）DSC曲线描述了环氧树脂体系反应的起始温度、峰值温度和终止温度。在体系反应前有一段相当长的反应平缓的区间，在此温度区间内可进行体系的黏度研究；

（2）基于环氧树脂体系黏度与温度、黏度与时间的关系，建立了描述该体系化学流变行为的双Arrhenius模型；

（3）双Arrhenius模型可以准确地描述环氧树脂体系在较低黏度区间的化学流变行为，研究表明，树脂体系的化学流变模型与实验值具有良好的一致性；

（4）双Arrhenius模型可以准确地预报RTM成型工艺所需要的工艺窗口，为优化RTM工艺参数和保证产品质量提供了技术基础和理论依据。

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