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本文以树枝形聚合物PAMAM作为环氧E-44的固化剂,研究了PAMAM/环氧E-44体系的固化行为和凝胶行为,以及固化物的性能和交联密度。
通过动态DSC追踪了PAMAM/环氧E-44体系的固化反应过程,发现合适的固化温度为50~150℃,活性比一般的脂肪胺低,接近低分子量的聚酰胺;通过拉伸实验初步筛选了PAMAM固化环氧E-44时的最佳固化条件,结果表明合适的固化时间为12h、最佳固化温度为140℃、最佳配比随固化温度的升高向低配比方向移动。
通过凝胶行为的研究发现,随着固化温度的提高,凝胶时间都向着降低的方向移动;在化学计量点附近时,各体系凝胶点前的表观活化能非常接近,而随着配比的降低,体系凝胶点前的表观活化能急剧升高;固化温度的升高对化学计量点附近体系的凝胶点的影响较小,而随着配比的降低,固化温度对凝胶点的影响越大。
通过对固化物性能的研究发现,力学性能和玻璃化转变温度变化相似,低温(80℃)固化时化学计量点左右时固化物的力学性能最佳、玻璃化转变温度最高;高温(140℃)固化时配比在0.6左右时固化物的力学性能最佳、玻璃化转变温度最高;固化物密度受固化温度的影响较小,在低温固化和高温固化,都是化学计量点左右时固化物的密度最大,其固化收缩率也是最大;固化物的热稳定性都是配比在0.6左右时最佳。
通过对PAMAM固化环氧树脂E-44体系交联密度理论值和实验值的对比分析发现,与一般线性胺固化环氧树脂的规律有所不同:低温固化时(80℃),与一般线性胺一样,化学计量点附近时所得固化物的交联密度最高;高温同化时(140℃),由于PAMAM含有的大量叔胺可以促进树脂自身的羟基及固化过程中生成的羟基进一步与剩余的环氧基反应,配比为0.6左右时所得固化物的交联密度最高。