柔性懸掛鏈雙酚F環(huán)氧樹脂網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及性能影響.pdf

1、環(huán)氧樹脂是一種多功能用途的材料，由于其固化物力學(xué)性能和粘接性能優(yōu)異，并表現(xiàn)出較好的尺寸穩(wěn)定性和耐熱性等優(yōu)點(diǎn)，因此，環(huán)氧樹脂被應(yīng)用于工業(yè)的各個領(lǐng)域，常作為膠黏劑，涂料和復(fù)合材料基體樹脂。并且通過不同固化劑選擇和配方設(shè)計(jì)，就可以滿足不同性能的需求。但環(huán)氧樹脂與固化劑固化后形成的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)密度過高，伸縮率低，剛性大，使材料表現(xiàn)出脆性缺點(diǎn)，這就大大影響其在一些高新技領(lǐng)域的應(yīng)用，因此研究領(lǐng)域一直在設(shè)計(jì)和完善環(huán)氧樹脂增韌改性的方法。然而，以往的增韌方

2、法往往存在一定的缺點(diǎn)，很難實(shí)現(xiàn)材料模量和韌性同步提升，可能引起體系粘度的增加和熱性能的損失。本文以DGEBF和HHPA為研究體系，設(shè)計(jì)含有柔性懸掛鏈的固化網(wǎng)絡(luò)，利用其與環(huán)氧主鏈苯環(huán)剛性結(jié)構(gòu)相容性差的特點(diǎn)，在體系中自組裝形成不同分布，大小和形狀的分相結(jié)構(gòu)，研究其對環(huán)氧網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和固化物性能的影響，實(shí)現(xiàn)了對環(huán)氧樹脂的有效增韌。
　　首先，用單官能度環(huán)氧化合物與DGEBF樹脂和HHPA共混固化反應(yīng)，設(shè)計(jì)制備一系列包含不同懸掛鏈鏈長的環(huán)氧固

3、化網(wǎng)絡(luò)。采用AFM觀察體系中引入的不同懸掛鏈的微觀形貌，并能通過改變含量來調(diào)節(jié)其微觀形貌。采用SEM測試，表明分相結(jié)構(gòu)使固化物發(fā)生韌性斷裂。利用XRD測試，研究了分相結(jié)構(gòu)的結(jié)晶性。通過DMA測試，發(fā)現(xiàn)不同柔性懸掛鏈的引入改變了材料的熱機(jī)械性能，使其儲能模量在室溫下都高于未改性體系(E0)。通過DSC測試，表明柔性懸掛鏈的引入使材料熱性能出現(xiàn)下降，隨含量增加和鏈長增長其下降更為嚴(yán)重。拉伸測試中，含有柔性懸掛鏈的固化物在室溫下表現(xiàn)出優(yōu)異力學(xué)

4、性能，在E4-20體系（BGE與DGEBF環(huán)氧官能團(tuán)摩爾比1∶20）中，拉伸強(qiáng)度為98.5MPa，拉伸模量為3.1GPa，斷裂伸長率為6.1％，沖擊強(qiáng)度為22.5kJ/m2，比E0體系分別提高了58.1％、6.8％、125％和55.2％。并對比不同微觀形貌體系的力學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)納米和亞微米分相結(jié)構(gòu)共存的體系，其材料增韌效果最佳。
　　然后，通過單官能度環(huán)氧與酸酐的陰離子聚合，制備了兩種形如梳子狀柔性懸掛鏈預(yù)聚體，采用FT-IR和GP

5、C分別對產(chǎn)物進(jìn)行表征，并利用末端官能團(tuán)的化學(xué)反應(yīng)連接到固化網(wǎng)絡(luò)中。采用AFM，SEM，XRD，DMA，DSC和拉伸測試分別對固化物的形貌，結(jié)晶性，熱性能，熱機(jī)械性能以及力學(xué)性能進(jìn)行觀測。通過拉伸斷面的觀察，發(fā)現(xiàn)兩種預(yù)聚體在固化物中存在不同的增韌機(jī)理，并通過拉伸測試比較其增韌效果的差異，通過形貌調(diào)節(jié)可使力學(xué)性能達(dá)到極值，拉伸強(qiáng)度為101.8 MPa，拉伸模量為3.1 GPa，斷裂伸長率為5.6％，比E0體系分別提高了63.4％、6.8％和