電子束(EB)固化技術作為熱固性樹脂固化成型新方法，具有高效、低成本、環保等優點。EB固化最早的目標是航空航天用高性能熱固性樹脂，后面材料科學家繼而將眼光投向環氧樹脂，研究表明EB固化環氧樹脂能獲得高性能結構材料，并已在固體發動機殼體材料等方面得到應用。EB固化環氧樹脂的主要優點在于實現樹脂常溫下快速固化。這種優點使其日益受到人們的重視，并被譽為21世紀熱固性樹脂生產的新技術。 與熱固化相比，電子束固化所需的能量僅為其1/10～1/20，而固化速度卻為熱固化的10倍。同時由于EB固化在常溫下進行，大大減小了熱收縮造成的應力集中和殘余應力，改善了固化樹脂的力學性能。Janke等人的研究表明，EB固化某些環氧樹脂其玻璃化轉變溫度可高達390℃，其Tg已超過了某些聚酰亞胺，可用于制備高耐熱性材料。Farmer等人通過研究發現EB固化環氧樹脂可采用層壓、纖維纏繞、樹脂傳遞模塑(RTM)以及真空樹脂傳遞模塑(VARTM)等多種方法成型，其加工工藝具有多樣性。Iverson等發現EB固化環氧樹脂的揮發物質量分數一般低于0.1%，大大小于熱固化時的排放量，使得溶劑揮發對環境和操作人員的影響降至最低。目前關于采用EB固化環氧樹脂，在某些方面仍存在一些分歧。張佐光等人研究發現，某些雙酚A型環氧樹脂(如Shell Epon 828)若僅采用EB固化，所得樹脂固化度較低需進行熱處理。EB固化后的環氧樹脂在其玻璃化轉變溫度附近進行熱處理可大大提高其固化度及高溫模量等物理性能。而Janke等人則認為不經熱處理同樣可獲得高性能的復合材料，有關這方面的研究仍在進行中。 EB固化是指單體或低聚物在高能電子束的作用下分子間發生交聯反應而固化。其反應機理與陽離子聚合反應有相似之處。由于反應體系在EB作用下產生陽離子、陰離子、自由基等中間體，因此不同體系其固化機理不盡相同。對環氧樹脂體系而言，其固化機理以陽離子聚合為主，引發劑通常選用二芳基碘鋪鹽或三芳基锍鹽。Lappin等人提出通過自由基反應生成陰離子繼而引發固化反應的陽離子固化機理：首先二苯甲酮在電子束的作用下激發，然后與異丙醇反應生成自由基，最后自由基與碘鹽作用產生質子酸而引發陽離子開環聚合。隋剛等人則采用GS、IR、ESR等方法對電子束固化環氧樹脂的反應過程及反應機理進行了研究：根據實驗結果推導出某些環氧樹脂(如828環氧樹脂)的固化反應是按陽離子反應機理進行的，首先碘鹽在電子束的作用下分解并從單體或含氫雜質中奪取氫原子產生質子酸而引發陽離子開環聚合。如果反應體系中含有二官能團以上的環氧樹脂，就會按此機理反應形成空間網絡結構實現材料固化。 |
