改性聚醚醚酮增韌環(huán)氧樹脂的研究.pdf

1、環(huán)氧樹脂(Epoxy resin，簡稱EP)由于在強度、模量、熱穩(wěn)定性及耐濕熱、耐化學性方面的突出優(yōu)點而成為應用廣泛的基體樹脂。但因其固化后交聯(lián)密度高、質脆等缺點，在很大程度上限制了它在某些高技術領域的應用。因此，對EP增韌研究具有非常重要的理論價值和現(xiàn)實意義。本文在綜述了目前國內外環(huán)氧樹脂增韌方法與機理的基礎上，提出了將聚醚醚酮(PEEK)進行化學改性后用于增韌環(huán)氧樹脂的新思路。主要的研究內容和結論如下： 1、以PEEK為原料

2、、濃硫酸為磺化劑，制備了不同磺化度的磺化聚醚醚酮(SPEEK)。研究結果表明，SPEEK的熱穩(wěn)定性好，在400℃以下SPEEK熱失重小于3 wt％；SPEEK的磺化度隨著反應時間和反應溫度的增加而提高；與PEEK 相比，SPEEK的結晶性下降。SPEEK經過氯甲基化和胺化改性，得到苯環(huán)上具有-.SO<,3>H和-CH<,2>N(CH<,3>)<,2>基團的改性PEEK。 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算，得到了PEEK磺化反應動力學參數(shù)，即表觀

3、活化能Ea=35.48 kJ/mol，反應速率常數(shù)k=2266.5×exp(4267.5/T)。 2、利用非等溫差示掃描量熱法(DSC)分析，確定了改性PEEK/EP樹脂體系的固化工藝制度：80℃/2h+125℃/2h+180℃/3h，得到了改性PEEK/EP體系的固化反應表觀活化能△E=63.82 kJ/mol，反應級數(shù)n=0.964，固化反應的動力學方程為：dα/dt=1.792x10<'7>exp(-7676.2/T)(1

4、-α)<'0.964>。對改性PEEK/EP體系的固化反應機理進行了初步分析。 3、對改性PEEK/EP體系力學性能進行了研究。常溫下穩(wěn)定性好，黏度變化小，凝膠時間較長，在高溫下對溫度敏感，具有良好的高溫反應活性，可以滿足施工工藝性要求。改性PEEK在增韌環(huán)氧樹脂的同時，使固化體系拉伸強度、彎曲強度、彈性模量、斷裂伸長率均有不同程度的提高。在實驗條件下得到該改性樹脂最大拉伸強度、彎曲強度、沖擊韌性、斷裂伸長率為71MPa、142

5、.3 Mpa、23.1kJm<'-2>和4.13％，分別比純環(huán)氧固化物提高了24.6％、53％、151％和56％。當樹脂體系中改性PEEK含量為8 wt％H寸，斷裂韌性K<,IC>達到最大值2.169 Mpa.m<'1/2>，比純環(huán)氧樹脂試樣提高了1.1倍。 4、DMA測試表明，改性PEEK的加入較好地改善樹脂體系的熱性能。改性樹脂的玻璃化溫度Tg、起始分解溫度T<,onset>隨著改性PEEK含量的增加而升高，儲能模量E′在T