EPON树脂在泡沫芯材拼接中的应用研究

1 引言

EPON树脂由基料EPON862、稀释剂Heloxy 68和固化剂Epicure 3234三部分组成，广泛用于西锐SR2X系列飞机的湿法铺贴维修。但该树脂易燃易爆，对空气敏感，此外混合过程中剧烈放热。西锐生产现场低温干燥，而华南公司整体外界环境高温高湿，不利于该新材料在华南公司的使用。现基于西锐CP项目EPON树脂等效性试验，研究EPON树脂在泡沫芯材拼接中的应用，分为以下两方面：

(a)研究该树脂在不同温度下的凝胶时间；

(b)按ASTM C393标准用泡沫芯材剪切试验考察EPON拼接后的泡沫芯性能。

2 概述

2.1 凝胶时间试验

2.1.1 凝胶时间原理

凝胶时间是指配置的树脂能维持其可使用性的时间。对于EPON树脂，凝胶时间是指将其按要求调配好的一瞬间起到不能再拼接使用时止，前后的时间间隔。树脂在固化过程中会发生交联，黏度越来越大，搅拌过程中需要克服的扭矩会越来越大。当搅拌不动时，认为树脂凝胶完成。本试验采用SHYODU凝胶计时器测定树脂的凝胶时间，计时器见图1。

  

图1 SHYODU凝胶计时器

2.1.2 凝胶时间试验条件

EPON树脂混合时剧烈放热，高温条件下会严重缩短该树脂的凝胶时间，室温条件下温度的变化也会影响其凝胶时间。参考相关规范要求，分别在20℃、23℃、26℃温度下测定EPON树脂的凝胶时间，控制外界温度变化不超过0.5℃。

观察组提供围手术期优质护理干预总有效率100.0%显著优于对照组90.0%，差异有统计学意义（P＜0.05）。见表1。

2.2 泡沫芯夹层试样剪切试验

高温干态(ETD)：温度66℃±3℃(150℉±5℉)，“制造状态”的吸湿量(相对湿度<65%)。

2.2.3.2 高温干态

习近平在谈到古丝绸之路的历史渊源时说到，“我们的先辈筚路蓝缕，开辟出联通亚欧非的陆上丝绸之路；我们的先辈扬帆远航，闯荡出连接东西方的海上丝绸之路”，以此阐明“一带一路”倡议不是没有根据的凭空想象，而是古丝路的一种新时代的延伸。他同时也指出，“历史是最好的老师”暗示我们要像我们的先辈那样携手推行“一带一路”倡议，增强了沿线各国建设“一带一路”的使命感。

2.2.2 平均剪切强度计算公式

《语文课程标准》指出：阅读活动是从朗读开始的。朗读是书面语言的有声化，是化无声文字为有声语言的阅读活动。运用朗读，能帮助读者以声解义，领略文章的精妙绝伦之处，并对提高学生的理解能力和写作能力具有潜移默化的作用。为了让学生喜读，会读，从读中体会课文中句子的含义、课文的主要内容和表达的思想感情，在教学实践中，我通常用下面几种方法：

平均剪切强度计算公式见式1：

(1)专业形成了立足通信全网，构建电信工作场景，职业素质与岗位技能并重的人才培养模式，培养以就业为导向、能适应通信产业生产、建设、管理、服务第一线岗位需要的实际工作能力的高级技术技能型人才。

 

式1

西锐SR系列飞机设计的使用环境温度从-53℃(-65℉)到66℃(150℉)，并根据美国军用指南MIL-HDBK-17的规定出于材料等效目的，分别在室温21℃和高温66℃条件下进行该剪切试验。

3.2.2 泡沫芯夹层剪切试样

b——夹层宽度，mm；

开始试验之前，将环境箱和夹具预热到规定温度；试验件安装后加热到试验所需温度，并用热电偶加以校验，试件加热不超过5分钟；试验件到达试验温度2分钟后开始试验；试验中要求试件温度应在要求温度的±3℃(5℉)范围内。

d——夹层厚度，mm；

Fs——芯子剪切强度，MPa。

其中c=6.35mm(0.25英寸泡沫芯)，Pmax由材料试验机测定，b由游标卡尺测定,d由千分尺测定。

在与当地文化相结合，卡拉米洛披肩成为墨西哥妇女身份的象征。“在我祖母生活的那个年代，全共和国的女人——无论贫穷还是富有，丑陋还是美丽，年长还是年幼——都会拥有一条自己的披肩。”（41）

2.2.3 夹层试样剪切试验条件

式中：Pmax——试验中的最大载荷，N；

2.2.3.1 室温干态

室温干态(RTD)：温度21℃±3℃(70℉±5℉)，“制造状态”的吸湿量(相对湿度<65%)。

夹层结构试样的剪切试验是在夹层结构试样水平放置的2个下支座上，在试样的中部施加载荷，形成对夹层结构试样弯曲加载，属于四点弯曲。试样破坏模式中，只有芯子剪切或芯子/面板胶结破坏是可接受的，芯子或芯子/面板胶接破坏之前的夹层面板破坏是不可接受的。

2.2.2 症状护理 认知障碍患者常常离开自己的床位就找不到回来的路，应在病房门上和床位上设醒目标识，并使用腕带。有暴力倾向患者有时会冲动伤人，也会发生自伤的行为，护士应加强巡视，严格交接班，及时与家属沟通告知可能发生的意外情况，并要求陪护，在告知书上签字。收缴周围不安全物品，给予保护性隔离措施，也允许在非威胁性的治疗环境中自由走动。对抑郁症患者医务人员多与其沟通，增加患者治疗疾病的信心，与家属配合，减轻患者心理压力，促进疾病早日康复。

2.2.1 夹层试样剪切原理

c——芯子厚度，mm；

3 试验部分

3.1 试验用材料

试验用材料见表1：

3.2 试件和试验方法

3.2.1 凝胶时间试样

凝胶时间试样不需要其他材料，按规范要求将树脂的3种组分按要求混合即可。为减少误差，每次测量有3个有效数据，并计算出平均值。

2.4.4 指标成分含量测定 枸杞多糖：采用紫外-可见分光光度法，在490 nm的波长处测定吸光度，以吸光度为纵坐标，浓度为横坐标，绘制标准曲线。按干燥品计算，含枸杞多糖以葡萄糖（C6H12O6）计，直接粉碎得到的枸杞子粉末与经上述3种预处理方法得到的枸杞子粉末，枸杞多糖质量分数分别为2.5%、2.6%、2.8%、2.6%。甜菜碱：采用HPLC法测定[13]。按干燥品计算，直接粉碎得到的枸杞子粉末与经上述3种预处理方法得到的枸杞子粉末，其甜菜碱质量分数分别为0.98%、0.94%、1.00%、0.87%。

泡沫芯剪切试件为夹层结构，上下面板用4层Tencate 7781玻璃纤维布铺制，铺层方向均为0°，中间为6.35mm(0.25英寸)的HT61泡沫芯。对于泡沫芯拼接试样，EPON树脂拼接宽度为0.254～3.175mm，试件示意图见图2。

从理性的视角分析，日本之所以脱亚入欧，就在于最终选择了欧洲的进步主义历史观，坚持以“西洋文明为标准”，并将其视为“世界通论”。[8]P9实际上，进步主义为世界构建了一个崭新的“时空结构”，而且该时空并非抽象的，而是通过强大的理性分析来加固、维持、创新和持续的。从科学的视角分析，可以用一个典型的知识案例予以说明。西方经济学通过科学主义学术范式，构建起一个与西方“现代文明”紧密关联、彼此匹配的学科体系，这是从科学的视角证明人类进步观念的确立。西方文明发展演进逻辑本身是一个有机体系，它依赖于资本主义的强大物质力量，同时又继承了其传统的“神学成分”和“优秀传统”，从而使人越来越从属于物质。

对于该试验，室温干态和高温干态至少测量6个有效数据，并计算出平均值。根据DOT/FAA AR-03/19《聚合物基复合材料体系的材料鉴定与等同性》开展试验，试样的取样和选择应基于最少2个独立的固化流程，以减少操作过程差异产生的影响，如图3所示。

泡沫芯剪切试件均采用固化炉成型工艺，试板成型工艺流程图见图4。

  

图2 芯材剪切试样和夹具示意图

  

图3 试件取样方法

 

表1 试验用主要材料

  

材料名称牌号主要性能生产单位玻璃布预浸料7781 BT250E-1树脂含量39%,固化单层厚度为0.254mm美国Tencate公司泡沫芯材HT61厚度为6.35mm美国Diab公司EPON树脂EPON862基料EPICTURE 3234固化剂HELOXY 68稀释剂美国HEXION公司

  

图4 试板成型工艺流程图

4 试验数据与讨论

4.1 凝胶时间

在不同温度下，EPON树脂的凝胶时间如图5所示：

贵州喀斯特石林发育主要受地层、岩性、构造、水文、气候等地质地理因素控制。根据石林地貌与喀斯特剥夷面及洞穴层位的相关性，并在泥凼白马洞、老万场及黄果树天星桥石林区的相关洞穴中，共采得石灰华样品8件进行铀系法年代测定，分析出了贵州有关喀斯特石林形成的科学年代，这是贵州喀斯特石林研究的一项重要成果。

  

图5 不同温度下的EPON凝胶时间

随着温度的升高，EPON树脂固化加快，其凝胶时间逐步变短，但都远超规范要求的20min。混合过程大量放热，用便携式红外测温仪测定凝固时的温度超过100℃，而且反应还比较剧烈，尤其是即将到达凝胶时间时，树脂会突然从清澈的液体变为凝固态，未凝固的液体会无序飞溅出来。在清洁间更为空旷的环境中里更容易散热，其效果会比试验室更好些，可以延长EPON配制后的使用寿命。

The total current density consists of the conduction current density and the displacement current density:

由于建筑施工单位普遍追求经济利益和施工进度，施工单位大多并不按照建筑规范进行施工，致使工程的技术管理无法达标，施工质量问题频频出现，且无法在第一时间得以解决[3]。建筑施工技术管理问题受到多方面影响，其中施工技术管理体制不完善起到重要作用，在施工建设中施工单位没严格执行建筑规范及相关法律法规，在工程施工中经常出现违规操作，并且出现问题无法及时处理。在很大程度上增加了建筑施工管理人员与施工人员的矛盾，导致建筑工程开展受阻。

此外，我们在试验中发现，如果在调配EPON树脂时，EPICTURE固化剂启封后未及时充填氮气，在下次使用测试时，即使是刚拆封的固化剂第二次使用，树脂的凝胶时间也只有20多分钟。这可能是由于固化剂对空气中的水蒸气及CO2敏感，固化剂开封后，空气中的水蒸气、CO2和固化剂接触，增加了固化剂的反应活性，造成树脂的凝胶时间急速缩短。重新对原瓶吹氮气封存后再次试验，树脂的凝胶时间恢复到40多分钟。

总之，经过反复试验，EPON三组分混合时，应立即对原瓶吹氮气封存，去除混进去的水蒸气和CO2，同时外界环境温度尽可能保持在23℃以下，经过这样处理，最终的凝胶时间可以达到40多分钟。

4.2 泡沫芯夹层试样剪切试验

室温干态试件在常温环境中做试验，高温干态试件在高温环境中试验，按照第2.2.3章节要求进行。试验结果见表2所示。

 

表2 室温干态和高温干态试件力学性能数据

  

序号试验类型纯泡沫芯试样拼接泡沫芯试样数值(MPa)破坏模式离散系数(%)数值(MPa)破坏模式离散系数(%)1室温干态1.03SAC(剪切破坏)1.831.07SAC3.042高温干态0.77SAC(剪切破坏)0.740.81SAC1.60

从上表中可以看出，在室温干态和高温干态条件下，和纯泡沫芯试样相比，用EPON拼接后的泡沫芯剪切破坏模式没有变化，均可接受，都是SAC剪切破坏，并且强度没有降低，反而有所增加，只是离散系数有所增加。

这主要是由于EPON树脂能够和泡沫芯很好地相容，可以将两块小泡沫芯拼接到一起，并且三组分混合凝固后，刚度和延展性较好，可以较好地传递载荷。在加载过程中，试样受到施加的弯矩而使面板产生曲率，由于试验采用的加载头和支撑柱均为圆柱形，如图2所示，可以保证弯矩一直垂直于夹层平面，因此相对试样其他部分，在泡沫芯拼接区域受到的剪切力更大，但由于EPON树脂固化后的拼接区强度比纯泡沫区高，因此最终破坏变形区域不在树脂拼接区，且没有出现拼接开裂，破坏模式都是剪切破坏，并提高了剪切破坏强度。

离散系数是各个试样测试值变异程度的统计量，用于衡量试样的稳定性。纯泡沫芯材密度变化较为一致，且试样无接缝和空隙，因此最终的试验离散系数很小，而拼接的试样受树脂影响，芯材不连续，导致拼接试验离散系数变大，但没有超过5%，体现出EPON树脂具有良好的拼接稳定性。

5 结束语

(1)调配EPON树脂时，应立即对使用过的固化剂原瓶填充氮气封存，以去除混进去的水蒸气和CO2，同时使外界环境尽可能保持在23℃以下，经过这样处理，最终的凝胶时间可以达到40多分钟。此外，因混合过程大量放热，在空旷的环境中如清洁间调配更容易散热，其效果更好些，可以有效延长树脂的凝胶时间。

(2)使用EPON拼接的泡沫芯剪切性能不低于纯泡沫芯，并体现出良好的拼接稳定性，因此可以使用EPON按要求拼接较小的泡沫芯，以减少浪费。

参考文献

[1] ASTM C393, Test Method for Core Shear Properties of Sandwich Constructions by Beam Flexure [S].2011.

[2] Department of Defense. MIL-HDBK-17,Composite Materials Handbook [M].Washington, USA. 2002.

[3] Federal Aviation Administration. DOT/FAA/AR-03/19, Material Qualification and Equivalency for Polymer [M].Washington,USA. 2003.

[4] 张子龙,雷兴平.航空非金属材料性能测试技术-复合材料篇[M]. 北京：化学工业出版社，2013年第1版.

[5] 杨国腾,喻国生.航空非金属材料性能测试技术-胶黏剂篇[M]. 北京：化学工业出版社，2013年第1版.

[6] 屈腾腾. 湿热对玻璃纤维复合材料层压板性能的影响[J]. 北京：航空制造技术，2017年第19期.