環(huán)氧樹脂含硅固化劑的合成及其性能研究.pdf

1、環(huán)氧樹脂(EP)具有優(yōu)異的粘結(jié)性能、耐腐蝕性、絕緣性能以及良好的機(jī)械性能,但是其固化物的沖擊韌性差,耐熱性能也不足,表面性能也不盡人意,已不能滿足人們在某些領(lǐng)域的使用。
　　本文使用含有有機(jī)硅烷柔性鏈段的羥基硅油(HTPDMS)為活性反應(yīng)單體,通過與甲苯二異氰酸酯(TDI)和二乙胺(DEA)反應(yīng),合成了一種以硅烷為主鏈的有機(jī)硅芳香胺類環(huán)氧樹脂固化劑(SAACA)。使用FTIR分析了SAACA的結(jié)構(gòu)。使用聚醚二醇代替HTPDMS合成

2、了一種對比固化劑聚醚芳香胺類環(huán)氧樹脂固化劑(PEAACA),用以分析硅氧烷主鏈對固化劑動(dòng)力學(xué)參數(shù)的影響。制備了SAACA樹脂固化試樣與SAACA和二氨基二苯甲烷(DDM)共同固化樹脂的試樣。
　　利用TG、 DTG、FTIR、SEM等方法對試樣的耐熱性以及分子結(jié)構(gòu)、微觀形貌進(jìn)行了表征,并測試了試樣的力學(xué)性能與熱變形溫度,最后對固化體系的表面性能進(jìn)行了研究,為合成這種以硅烷為主鏈的環(huán)氧樹脂固化劑的應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。
　　采用非

3、等溫差示掃描量熱法(DSC)分析EP/SAACA、EP/PEAACA與EP/SAACA/DDM三種體系的固化過程,計(jì)算了固化反應(yīng)的表觀活化能和反應(yīng)級(jí)數(shù),得到了固化反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程。EP/SAACA固化體系的表觀活化能為E1=57.07kJ/mol,反應(yīng)級(jí)數(shù)為n1=0.9203; EP/PEAACA固化體系的E2=45.38kJ/mol, n2=0.9066, EP/SAACA/DDM固化體系的E3=75.17kJ/mol, n3=0.9

4、321,通過對比三種固化體系的活化能與反應(yīng)速率,發(fā)現(xiàn)在固化劑中引入較長的分子鏈有降低芳香胺類固化劑活化能的作用,且聚醚鏈段比硅烷鏈段更能降低芳香胺固化體系的活化能;但是隨著溫度的升高,反應(yīng)速率的上升要比SAACA的慢。
　　最后根據(jù)固化動(dòng)力學(xué)參數(shù)與固化劑的特性確定了EP/SAACA與EP/SAACA/DDM兩種固化體系的固化制度為:95℃/3h→125℃/3h。通過對試樣的力學(xué)性能分析得知,單獨(dú)使用SAACA固化的環(huán)氧樹脂的力學(xué)性

5、能與普通環(huán)氧樹脂的性能相似,彎曲強(qiáng)度為72.1MPa,沖擊強(qiáng)度為9.37kJ/m2,熱變形溫度為92.4℃。而EP/SAACA/DDM體系的性能有很大的提升,其不同固化劑配比的樹脂固化物的彎曲強(qiáng)度為107.5MPa,沖擊強(qiáng)度為23.68kJ/m2,壓縮強(qiáng)度為126.5MPa,熱變形溫度為152.3℃;其沖擊強(qiáng)度比未使用SAACA時(shí)提升了133％。SEM微觀形貌分析證實(shí)EP/SAACA體系的斷裂方式為脆性斷裂,EP/SAACA/DDM體系