有機(jī)硅改性環(huán)氧的固化動(dòng)力學(xué)與相結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、環(huán)氧樹(shù)脂(Epoxy resin)是一種很重要的熱固性樹(shù)脂,固化后的環(huán)氧樹(shù)脂具有良好的物理化學(xué)性能,它對(duì)金屬和非金屬材料的表面具有優(yōu)異的粘接強(qiáng)度、介電性能良好、固化收縮率小、硬度高、對(duì)酸堿及大部分溶劑穩(wěn)定,以及其使用工藝的靈活性是其他熱固性樹(shù)脂所不具備的。因此它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。
　　由于環(huán)氧樹(shù)脂與固化劑固化后交聯(lián)密度高而呈高度脆性,因此對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂的增韌及其它性能缺陷進(jìn)行改性一直是高性能環(huán)氧樹(shù)脂樹(shù)脂材料研究的熱

2、點(diǎn)。
　　論文研究主要內(nèi)容是用有機(jī)硅改性環(huán)氧樹(shù)脂,有機(jī)硅的基本結(jié)構(gòu)單元是由硅-氧鏈節(jié)構(gòu)成的,而側(cè)鏈則與其他各種有機(jī)基團(tuán)相連,既含有“有機(jī)基團(tuán)”,又含有“無(wú)機(jī)結(jié)構(gòu)”,與其他高分子材料相比,將分子結(jié)構(gòu)比較柔軟的有機(jī)硅鏈段(Si-O-Si)引入到環(huán)氧樹(shù)脂分子結(jié)構(gòu)后,有機(jī)硅鏈段使得環(huán)氧樹(shù)脂分子結(jié)構(gòu)更具柔性,以及有機(jī)硅鏈段有向環(huán)氧樹(shù)脂材料表面遷移的傾向,明顯改善有機(jī)硅改性環(huán)氧樹(shù)脂材料柔韌性、熱穩(wěn)定性、耐候性、疏水性能、電絕緣性等。
　

3、　論文分別從三個(gè)方法進(jìn)行有機(jī)硅改性環(huán)氧樹(shù)脂:一是選擇含有機(jī)硅基團(tuán)的酸酐固化劑;二是選擇含有機(jī)硅基團(tuán)的環(huán)氧樹(shù)脂;三是選擇含有機(jī)硅基團(tuán)的熱塑性樹(shù)脂作為改性添加物質(zhì)。
　　采用非等溫和等溫DSC法分別對(duì)三個(gè)環(huán)氧樹(shù)脂體系進(jìn)行固化動(dòng)力學(xué)研究,研究了固化溫度對(duì)環(huán)氧/酸酐體系體系固化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的影響,有機(jī)硅環(huán)氧樹(shù)脂和有機(jī)硅酸酐加入量對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂/酸酐體系固化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的影響,含硅聚酰亞胺(PEI-Siloxane)的加入對(duì)環(huán)氧/酸酐體系體系固化反

4、應(yīng)動(dòng)力學(xué)的影響。
　　根據(jù)DSC分析結(jié)果表明:(1)對(duì)于DGEBA/Me-THPA、DGEBA/DMS-Z21、DMS-E09/Me-THPA體系,固化反應(yīng)級(jí)數(shù)和固化機(jī)理是相同的,但DGEBA/Me-THPA體系的表觀(guān)活化能、固化反應(yīng)速率、固化度都要高于DGEBA/DMS-Z21、DMS-E09/Me-THPA體系,表觀(guān)活化能結(jié)果表明, DGEBA與Me-THPA的固化反應(yīng)要難于其它兩個(gè)體系;(2)對(duì)于DGEBA/混合酸酐固化劑體

5、系,固化反應(yīng)級(jí)數(shù)和固化機(jī)理并沒(méi)有隨著有機(jī)硅酸酐固化劑含量的增加而發(fā)生改變,還是與DGEBA/Me-THPA體系相同,但是表觀(guān)活化能、固化反應(yīng)速率、固化度都隨著混合酸酐固化劑中有機(jī)硅酸酐(DMS-Z21)含量的增加而減小,表觀(guān)活化能結(jié)果表明,DMS-Z21含量的增加使環(huán)氧樹(shù)脂與混合酸酐反應(yīng)更易進(jìn)行;(3)對(duì)于 DGEBA/PEI-Siloxane/Me-THPA體系,固化機(jī)理和反應(yīng)級(jí)數(shù)并未因含硅聚酰亞胺( PEI-Siloxane)的加入

6、導(dǎo)致環(huán)氧樹(shù)脂/酸酐體系發(fā)生變化,仍與DGEBA/Me-THPA體系的相同,但 DGEBA/Me-THPA/PEI-Siloxane體系的活化能和固化度都是隨著含硅聚酰亞胺(PEI-Siloxane)含量的增加而減小,這是由于含硅聚酰亞胺(PEI-Siloxane)的加入,產(chǎn)生稀釋效應(yīng),促進(jìn)DGEBA與Me-THPA的反應(yīng)。
　　用光學(xué)顯微鏡(OM)和掃描電鏡(SEM)觀(guān)察了各個(gè)加入含硅聚酰亞胺(PEI-Siloxane)體系的相分

7、離過(guò)程以及各個(gè)時(shí)刻的相結(jié)構(gòu)。相結(jié)構(gòu)研究結(jié)構(gòu)表明,不同體系,相分離時(shí)間不同,相分離演變過(guò)程不同,以及最終相結(jié)構(gòu)也是不同的;同一體系,相結(jié)構(gòu)隨著含硅聚酰亞胺(PEI-Siloxane)含量的不同而不同的,含硅聚酰亞胺(PEI-Siloxane)含量低的體系一般為分散相,固化溫度不同,最終相結(jié)構(gòu)也是不同的,含硅聚酰亞胺(PEI-Siloxane)富集相一般都是由分散相向雙連續(xù)相和相反轉(zhuǎn)相轉(zhuǎn)變。
　　混合環(huán)氧中有機(jī)硅環(huán)氧(DMS-E09)