環(huán)氧樹脂柔性固化劑的合成及其固化反應(yīng)動力學(xué)研究.pdf

1、環(huán)氧樹脂固化物由于具有優(yōu)異的力學(xué)性能、粘接性能、電絕緣性能、抗水性能和耐化學(xué)品性能，廣泛應(yīng)用于復(fù)合材料、涂料和粘接劑等領(lǐng)域。但其涂膜由于韌性差，使其應(yīng)用范圍受到了一定的限制。因此，對環(huán)氧樹脂的增韌改性成為環(huán)氧樹脂的研究熱點之一。環(huán)氧樹脂的增韌改性方法很多，采用分子結(jié)構(gòu)中含柔性鏈段的固化劑，固化并增韌環(huán)氧樹脂的方法，具有環(huán)氧樹脂的力學(xué)性能受影響小，工藝簡單，加工方便等優(yōu)點。 本文選擇環(huán)氧油酸甲酯和辛酯，分別對環(huán)氧樹脂--多胺加成物

2、(G-預(yù)聚體)的端胺基進行封端改性，得到了封端改性固化劑G-甲酯和G-辛酯。對合成固化劑的結(jié)構(gòu)進行了表征，測試了其與環(huán)氧樹脂固化后涂膜的力學(xué)性能，并觀察了涂膜斷面的形貌。結(jié)果表明，環(huán)氧油酸酯僅和G-預(yù)聚體結(jié)構(gòu)中的端胺基發(fā)生了反應(yīng)；用G-甲酯、G-辛酯與環(huán)氧樹脂固化后，涂膜斷裂伸長增大，脆斷斷面表現(xiàn)為韌性斷裂。這些結(jié)果說明，引入柔性鏈段的固化劑具有一定的增韌作用。G-甲酯的增韌效果優(yōu)于G-辛酯的結(jié)果說明，固化劑結(jié)構(gòu)中酯基碳鏈長度對環(huán)氧樹脂

3、的增韌效果不明顯，而對增韌的貢獻主要來自分子結(jié)構(gòu)中的側(cè)碳鏈。 用差示掃描量熱法(DSC)分別測定了G-預(yù)聚體、G-甲酯和G-辛酯與環(huán)氧樹脂組成的固化體系在不同升溫速率下的DSC曲線。確定了固化反應(yīng)溫度，分別用KAS法、Friedman法和FWO法對三種固化體系的非等溫固化反應(yīng)進行了動力學(xué)分析。結(jié)果表明，固化反應(yīng)峰值溫度的大小順序為G-甲酯>G-辛酯>G-預(yù)聚體；用KAS法和Friedman法分析的固化體系的表觀活化能和指前因子大

4、小順序為G-甲酯>G-辛酯>G-預(yù)聚體，F(xiàn)WO法分析的結(jié)果為G-甲酯>G-預(yù)聚體>G-辛酯；固化反應(yīng)級數(shù)表明，固化過程均為復(fù)雜反應(yīng)；反應(yīng)機理一致，均為自催化反應(yīng)。用傅立葉變換紅外光譜(FT-IR)分別觀察了G-預(yù)聚體、G-辛酯和環(huán)氧樹脂固化體系在四個溫度下的固化反應(yīng)過程。討論了固化溫度和時間對固化反應(yīng)轉(zhuǎn)化率、反應(yīng)速率的影響；對體系反應(yīng)初期的等溫固化反應(yīng)進行了動力學(xué)研究。結(jié)果表明：固化體系在研究的固化溫度下，轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)速率在固化反應(yīng)初期