【摘 要】
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环氧树脂作为一种在复合材料中得到广泛应用的重要热固性树脂,具有优异的性能。制备储存时间长、固化速度快、操作温度适中,操作温度下粘度较低的单组分环氧树脂体系（EP）,是使用真空辅助树脂传递模塑成型技术（VARTM）制备复合材料关键。为此,我们设计并合成了一种新型咪唑类热潜伏固化剂4,7-二咪唑-2,1,3-苯并噻二唑（BTD-MZ2）,产率约为75%。分别采用差示扫描量热仪（DSC）、热重分析仪（T
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环氧树脂作为一种在复合材料中得到广泛应用的重要热固性树脂,具有优异的性能。制备储存时间长、固化速度快、操作温度适中,操作温度下粘度较低的单组分环氧树脂体系（EP）,是使用真空辅助树脂传递模塑成型技术（VARTM）制备复合材料关键。为此,我们设计并合成了一种新型咪唑类热潜伏固化剂4,7-二咪唑-2,1,3-苯并噻二唑（BTD-MZ2）,产率约为75%。分别采用差示扫描量热仪（DSC）、热重分析仪（TGA）、模块化紧凑型流变仪（MCR）对制备的单组份EP/BTD-MZ2体系的固化行为、热稳定性和储存时间进行了研究。DSC结果表明EP/17.5wt%BTD-MZ2在低温下具有良好的潜伏期,150℃能快速固化环氧树脂。TGA结果表明BTD-MZ2存在促进了残炭的形成,EP/17.5wt%BTD-MZ2的残碳率高达37.9%。MCR结果表明EP/17.5wt%BTD-MZ2在60℃下的储存时间可达850 min。此外,作为环氧/胺固化系统的共固剂,咪唑类固化剂也是可行的。我们制备了两类环氧树脂/胺类（/BTD-MZ2）固化体系:EP/DDM（/BTD-MZ2-5）和EP/H256（/BTD-MZ2-5）。通过DSC测试,采用Kissinger和Ozawa方程计算了两种固化体系的反应活化能（Ea）,添加5wt%的BTD-MZ2固化体系反应活化能均发生了下降。Ea的降低,证明BTD-MZ2的加入催化了固化反应的进行。采用TGA我们对两种固化体系的热稳定性做了测试。加入BTD-MZ2对固化体系的热稳定性几乎没有造成明显的下降。我们还对两种固化体系的机械性能进行了测试。EP/DDM/BTD-MZ2-5固化体系的储能模量和玻璃化转变温度相对于EP/DDM固化体系分别提高了10.8%;6.5%,弯曲强度和模量也从127 MPa,3025 MPa增加到了147 MPa和3734M Pa,分别提升了15.7%和24.3%。同样EP/H256/BTD-MZ2-5固化体系相比于EP/H256固化体系的力学性能同样有了较大的提升。EP/H256/BTD-MZ2-5的储能模量和玻璃化转变温度分别提高了68.1%和15.9%,弯曲强度和模量分别提高了4.9%和24.9%。最后我们将EP/H256（/BTD-MZ2）固化体系与单向碳纤维布通过真空辅助树脂传递模塑成型技术（VARTM）做了两种碳纤维复合材料:EP/H256/CF与EP/H256/BTD-MZ2-5/CF。通过万能试验机我们对两种复合材料的弯曲,拉伸和层间剪切分别做了测试,且各项力学性能均有了一定的提高。弯曲强度,拉伸强度以及层间剪切分别提高了10.1%,39.8%和10.1%。通过断面的扫描电镜图我们也观察到,BTD-MZ2的加入改善了树脂基体与碳纤维之间的界面结合能力。
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