雜萘聯(lián)苯聚芳醚樹脂改性環(huán)氧樹脂的研究.pdf

1、本文在綜述了目前國(guó)內(nèi)外熱塑性樹脂改性環(huán)氧樹脂的研究基礎(chǔ)上，提出了采用雜萘聯(lián)苯聚芳醚樹脂改性環(huán)氧樹脂的研究方法和思路。 采用熱熔法制備了一系列雜萘聯(lián)苯聚芳醚樹脂(PPAEs)改性環(huán)氧樹脂(DGEBA)的共混物，重點(diǎn)考察了不同的固化條件下PPAEs主鏈結(jié)構(gòu)及含量對(duì)共混物的結(jié)構(gòu)和性能的影響，旨在優(yōu)化固化工藝的基礎(chǔ)上篩選最佳的改性樹脂及其含量，制備出兼具優(yōu)異韌性和耐熱性的共混物。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下： 首先采用示差掃描量熱法(

2、DSC)對(duì)DGEBA/PPAEs共混體系的固化動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究，其固化反應(yīng)基本上都從150℃開始，反應(yīng)活化能變化不大，都在60KJ/mol左右，表明不同結(jié)構(gòu)和含量的PPAEs均不影響環(huán)氧樹脂的固化反應(yīng)條件。 對(duì)雜萘聯(lián)苯聚醚酮(PPEK)改性環(huán)氧樹脂體系的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了研究，從DSC和熱失重(TG)測(cè)試結(jié)果來看，共混物的玻璃化溫度(Tg)有所升高，而熱穩(wěn)定性略有降低，但降低不明顯；不同的固化工藝下體系的沖擊韌性和斷裂韌性提高都不

3、明顯，掃描電鏡(SEM)證實(shí)DGEBA/PPEK體系形成了均相結(jié)構(gòu)，缺少能量吸收過程，而且斷裂面的裂紋之間沒有約束，界面結(jié)合力弱，因此韌性沒有增加。 選用帶有極性側(cè)基的雜萘聯(lián)苯聚醚腈酮(PPENK)來改性環(huán)氧樹脂，以提高兩相間的界面結(jié)合力，改善增韌效果。DGEBA/PPENK體系的玻璃化溫度有所升高，且熱穩(wěn)定性沒有降低，在390℃以下不分解。盡管共混物形成了均相結(jié)構(gòu)，但氰側(cè)基的偶極作用使其與環(huán)氧樹脂的界面結(jié)合力增強(qiáng)，共混物的韌性

4、得到一定程度的提高，其沖擊強(qiáng)度可達(dá)3.26KJ/m2，較未改性的環(huán)氧樹脂提高了44％。 采用雜萘聯(lián)苯聚醚砜酮(PPESK)來改性環(huán)氧樹脂，共混體系出現(xiàn)兩個(gè)明顯的玻璃化轉(zhuǎn)變，且兩相的玻璃化溫度均大幅上升。體系的熱穩(wěn)定性同時(shí)得到了很好的保持，在390℃以下不降解。添加15phrPPESK時(shí)，共混物形成了PPESK精細(xì)顆粒分布于連續(xù)的環(huán)氧基質(zhì)中的相結(jié)構(gòu)，此時(shí)韌性最大。斷裂面的掃描電鏡(SEM)結(jié)果證明裂紋形成了明顯的偏轉(zhuǎn)和歧化，吸收能

5、量，使得韌性得到較大的提高。 最后我們又選擇了含有聯(lián)苯結(jié)構(gòu)的雜萘聯(lián)苯共聚芳醚砜(PPBES)來改性環(huán)氧樹脂。改性后的環(huán)氧樹脂共混物的耐熱性得到提高，同時(shí)熱穩(wěn)定性不降低，在395℃以下不分解。共混體系形成兩相結(jié)構(gòu)，引入了能量吸收過程，韌性提高較為明顯，在1.50℃/3h+180℃/3h+200℃/2h工藝條件下添加15份PPBES時(shí)形成了反轉(zhuǎn)相，沖擊強(qiáng)度和斷裂韌性均得到明顯提高，其中沖擊強(qiáng)度取得最大值3.76KJ/m2，增加幅度為

6、65％。 以上研究結(jié)果表明，在環(huán)氧樹脂/PPAEs共混體系中，雜萘聯(lián)苯聚芳醚熱塑性樹脂對(duì)增韌的貢獻(xiàn)起著主導(dǎo)作用，其增韌機(jī)理主要?dú)w結(jié)為以下幾點(diǎn)：(1)裂紋偏轉(zhuǎn)，裂紋偏離原來的方向并引發(fā)大量微裂紋的產(chǎn)生，增加了裂紋的表面積從而增加了裂紋擴(kuò)展的能量，提高了韌性；(2)基體的局部塑性變形，熱塑性樹脂顆粒充當(dāng)應(yīng)力集中點(diǎn)引發(fā)環(huán)氧樹脂的局部塑性變形。所以，在雜萘聯(lián)苯聚芳醚樹脂改性環(huán)氧樹脂體系中，局部的熱塑性變形、裂紋路徑的偏轉(zhuǎn)以及熱塑性樹脂的