聚酰亞胺硅氧烷-環(huán)氧體系相結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、環(huán)氧樹脂(Epoxy Resin)是聚合物復(fù)合材料中應(yīng)用最廣泛的基體樹脂之一,因具有優(yōu)異的粘接、耐磨、機(jī)械、電絕緣、化學(xué)穩(wěn)定、易加工成型等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于膠粘劑、涂料、輕工、建筑、電子電氣絕緣材料和先進(jìn)復(fù)合材料等領(lǐng)域。但環(huán)氧樹脂的固化產(chǎn)物是具有高交聯(lián)密度的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)體,主鏈段運(yùn)動(dòng)非常困難,是典型的脆性材料,這在很大程度上限制了它在那些需要高抗沖擊及抗斷裂性能場(chǎng)合下的應(yīng)用。因此,對(duì)環(huán)氧樹脂的增韌改性工作一直是研究的熱門課題。
　　

2、目前對(duì)環(huán)氧樹脂改性的研究要解決的問(wèn)題是在提高環(huán)氧樹脂的韌性的基礎(chǔ)上不降低材料的使用溫度。熱塑性樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高,改性后的材料耐熱性好,尤其在環(huán)氧樹脂固化過(guò)程中,通過(guò)控制反應(yīng)誘導(dǎo)相分離過(guò)程,形成雙連續(xù)相結(jié)構(gòu)或相反轉(zhuǎn)相結(jié)構(gòu)時(shí),達(dá)到最佳的增韌效果。
　　聚酰亞胺由于其主鏈上有酰亞胺鍵,在高溫老化時(shí),環(huán)的一部分?jǐn)嗔押箝_環(huán)從而避免主鏈斷裂,能在短時(shí)間耐500℃高溫,并可在300℃以下長(zhǎng)期使用。因此用耐熱性能優(yōu)異的聚酰亞胺來(lái)改性環(huán)氧樹脂

3、是近年來(lái)發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn)課題,在聚酰亞胺中引入有機(jī)硅基團(tuán)后,不僅可以降低體系的界面能,提高環(huán)氧的韌性,加寬材料的使用溫度范圍,還可以使改性后的環(huán)氧樹脂具有耐紫外線和抗原子氧的能力而適合用于空間材料,因而擴(kuò)大了環(huán)氧樹脂的應(yīng)用領(lǐng)域。
　　本文以不同有機(jī)硅含量的聚酰亞胺硅氧烷嵌段共聚物(PI)為改性劑,以雙酚A縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂為原料,甲基四氫苯酐為固化劑,以 N,N-二甲基芐胺為促進(jìn)劑制備韌性優(yōu)異的環(huán)氧樹脂改性材料。首先,通過(guò)光學(xué)顯微

4、鏡測(cè)濁點(diǎn)的方法,繪制了不加固化劑體系經(jīng)過(guò)熱誘導(dǎo)相分離的相圖曲線和加固化劑體系經(jīng)過(guò)反應(yīng)誘導(dǎo)相分離的相圖曲線,兩種條件下的相圖曲線都表現(xiàn)為最高臨界共熔溫度行為(UCST);通過(guò)對(duì)比分析共混體系的熱誘導(dǎo)相分離相圖和反應(yīng)誘導(dǎo)相分離相圖發(fā)現(xiàn),體系在兩種相分離條件下的臨界組成相近,都在PI與環(huán)氧的質(zhì)量比為20wt％-30wt%的區(qū)域內(nèi);不加固化劑體系的相圖曲線位于低溫區(qū)域而加固化劑體系的相圖曲線表現(xiàn)為向高溫區(qū)域移動(dòng),結(jié)合GPC對(duì)環(huán)氧分子量的測(cè)試結(jié)果

5、,我們分析認(rèn)為這是由于經(jīng)過(guò)固化的環(huán)氧共混體系比未固化的環(huán)氧共混體系分子量高,導(dǎo)致體系的相分離溫度升高。通過(guò)光學(xué)顯微鏡對(duì)其相分離過(guò)程跟蹤,不同組成的體系都發(fā)生了相分離,均遵循旋節(jié)線相分離機(jī)理,最后獲得了分散相結(jié)構(gòu)、雙連續(xù)相結(jié)構(gòu)和相反轉(zhuǎn)相結(jié)構(gòu)的體系。采用掃描電子顯微鏡對(duì)固化體系的最終相結(jié)構(gòu)進(jìn)行了觀察,PI含量在20wt%-30wt%,體系多以連續(xù)相結(jié)構(gòu)出現(xiàn),當(dāng)PI含量增加時(shí),部分體系出現(xiàn)了相反轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。對(duì)PI含量在20wt%-30wt%的體系