论文部分内容阅读
环氧树脂作为三大热固性树脂之一有着非常广泛的应用，而环氧固化剂则是环氧树脂性能的重要保证。环氧/芳香族胺类体系以其良好的耐温性能、较高的力学强度在航空航天、电子电器件等多种耐温场合有着广泛的应用。常用的固化剂有4,4’-二氨基二苯甲烷（DDM）、4,4’-二氨基二苯基砜（DDS）、复配液态芳香胺等，但是上述芳香族胺分子链刚性强，固化物内应力大，环氧树脂韧性差的弱点被放大。本论文设计合成了一种含有柔性链段/芳香环于一体的新型固化剂，并对比研究了该固化剂和DDM固化四官能度环氧树脂的动力学行为和性能。论文主要工作如下：以对乙酰氨基苯酚和1,4-二溴丁烷为主要原料，首先进行Williams醚化反应，然后产物在酸性条件下水解得到了芳香胺类化合物1，4-二（4-氨基苯-1-氧）正丁烷（DDBE）；确定了合成工艺条件；并且采用红外光谱、核磁、差示扫描量热法（DSC）等分析手段对产物结构进行了详细的表征，结果表明合成的DDBE结构明确、纯度高。分别采用DDM和DDBE与四官能度环氧树脂N N N’ N’-二氨基二苯甲烷四缩水甘油胺(TGDDM)进行固化，采用非等温与等温DSC方法，确定了固化反应工艺，并对比研究两个体系的固化反应动力学。在非等温固化反应动力学研究中，分别采用Kissinger、Flynn-Wall-Ozawa法求解了体系的活化能；采用Málek法进行模型拟合动力学分析，求解了两个体系的动力学参数，最终得到了两个体系的反应动力学方程，结果表明：TGDDM/DDBE体系的固化工艺为：凝胶温度T=126.6℃、固化温度T=140.6℃和后处理温度T=160.7℃；SB(m,n)模型能较好地描述两个体系的非等温固化反应行为，Kissinger法求得TGDDM/DDBE、TGDDM/DDM的固化反应活化能分别为58.5kJ/mol和54.4kJ/mol。在等温固化反应动力学研究中，采用Kamal模型对两个体系进行了模型拟合，求解反应动力学参数，得到了动力学方程，结果表明，Kamal模型能较好地描述两个体系的等温固化反应行为。采用万能材料试验机、摆锤冲击试验机、扫描电镜（SEM）、DSC、动态热机械分析仪（DMTA）、热重分析仪（TGA）等分析手段对比分析了TGDDM/DDM和TGDDM/DDBE体系固化物的力学性能、韧性、断面形貌和热性能。结果表明，TGDDM/DDBE体系拉伸强度、冲击强度、拉伸剪切强度都较TGDDM/DDM体系有所提高，证明强度和韧性提高；玻璃化转变温度仍能保持在164oC（DMTA），耐热性能良好。