木質(zhì)素磺酸鈉-E51環(huán)氧樹脂體系固化動(dòng)力學(xué)及工藝優(yōu)化.pdf

1、環(huán)氧樹脂作為一種性能優(yōu)異的熱固性樹脂，廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，但存在脆性大、不耐高溫和抗沖擊能力差等缺點(diǎn)，使其應(yīng)用受到限制，因而對環(huán)氧樹脂進(jìn)行改性研究一直都是該領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題。木質(zhì)素是一種豐富的可再生資源，但是大多只作為燃料使用，利用率低且污染環(huán)境。木質(zhì)素分子中含有柔性的芳香環(huán)，可以賦予樹脂較高的韌性，增強(qiáng)其熱穩(wěn)定性，因此可以利用木質(zhì)素對環(huán)氧樹脂進(jìn)行改性。
　　本文選用木質(zhì)素磺酸鈉作為添加劑，將其與環(huán)氧樹脂共混，采用熱分析方法研究添加

2、物含量對環(huán)氧樹脂熱機(jī)械和熱失重性能的影響，并對其固化過程動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究，包括本征動(dòng)力學(xué)(給出了共混體系本征動(dòng)力學(xué)方程)和宏觀動(dòng)力學(xué)（給出了溫度分布和固化度分布）。在此基礎(chǔ)上，以木質(zhì)素磺酸鈉含量為6％（質(zhì)量比）的環(huán)氧樹脂體系為代表，通過宏觀動(dòng)力學(xué)模擬研究了工藝溫度和升溫速率等因素對固化過程的影響，并對工藝進(jìn)行優(yōu)化，給出合適的新固化工藝條件。采用優(yōu)化后的新工藝條件制備固化物，并通過對其熱性能的研究驗(yàn)證了新工藝條件。
　　熱機(jī)械和熱失重

3、性能的研究結(jié)果表明：加入少量的木質(zhì)素磺酸鈉，可使環(huán)氧樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度從165.38℃提高到170.64℃，且對熱失重性能的影響很小。本征動(dòng)力學(xué)研究結(jié)果表明：SB自催化模型相比于n級模型能更好地描述共混體系的固化過程，以質(zhì)量比為6%的體系為例，其動(dòng)力學(xué)模型參數(shù)為E=54.26 kJ/mol、m=0.6230、n=1.4145和lnA=14.60 min-1。宏觀動(dòng)力學(xué)研究結(jié)果表明：1、隨著時(shí)間的延長，中心點(diǎn)溫度急劇升高而后降低，在30

4、20 s時(shí)達(dá)到熱沖擊峰最高溫度，其峰值溫度為385.70K；中心點(diǎn)固化度首先緩慢增加，然后急劇上升，最后趨于平緩達(dá)到1，其邊界點(diǎn)固化度在固化初期大于中心點(diǎn)固化度，之后上升速率較慢，落后于中心點(diǎn)固化度，逐漸增大至1。2、與純環(huán)氧樹脂體系相比，加入木質(zhì)素磺酸鈉后，共混體系中心點(diǎn)溫度的熱沖擊效應(yīng)明顯減弱，但當(dāng)添加量達(dá)到10%時(shí)，熱沖擊效應(yīng)卻大大加??；3、固化工藝溫度越高，升溫速率越大，共混體系中心點(diǎn)溫度的熱沖擊效應(yīng)越顯著，完成固化所需時(shí)間越短