论文部分内容阅读
环氧树脂具有机械性能好、粘接强度好、耐腐蚀性好等诸多优良性能，但其固化物存在韧性差、易开裂等缺点，而有效的解决方法是使环氧树脂体系柔韧化。本文以二聚酸和多胺（二乙烯三胺、三乙烯四胺和四乙烯五胺）为原料，合成了3种二聚酸聚酰胺固化剂（固化剂A、固化剂B和固化剂C），研究了它们与环氧树脂及自制聚氨酯预聚体接枝改性环氧树脂的固化性能及其固化动力学。 (1)分别以二乙烯三胺(DETA)、三乙烯四胺(TETA)和四乙烯五胺(TEPA)为胺组分与二聚酸进行酰胺化反应，合成了3种二聚酸聚酰胺固化剂（固化剂A、固化剂B和固化剂C），通过对产物胺值和粘度的测定，得到优化的二聚酸聚酰胺固化剂工艺条件为n(-NH2)∶n(-COOH)=2.3∶1、缩聚温度为210℃和缩聚时间为2.5h。固化剂A的胺值为153 mgKOH·g-1、粘度为4800 mPa·s;固化剂B的胺值为294 mgKOH·g-1、粘度为1300 mPa·s;固化剂C的胺值为378 mgKOH·g-1、粘度为1150 mPa·s。环氧树脂(E-51)与固化剂C按理论配比100∶63均匀混合后，分别在80℃、100℃和120℃固化4h其剪切强度可达到11.0 MPa、12.8 MPa和13.4 MPa。热重(TG)分析表明:E-51/固化剂A、E-51/固化剂B和E-51/固化剂C三个固化体系的固化物的热失重过程分为三个阶段。 (2)采用聚丙二醇(PPG)和4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)为反应原料制备了端异氰酸根聚氨酯(PU)预聚体，并利用它对环氧树脂(E-51)进行接枝改性，制得PU/EP接枝共聚物(g-PU/EP)。PU预聚体/E-51/固化剂C（质量比为20∶100∶63）体系在80℃固化4h后剪切强度达到14.1 MPa。PU预聚体接枝改性E-51的固化物断裂面的SEM分析表明，PU预聚体中的“柔性链段”增加了固化体系的柔韧性，起到增韧的效果，发生的断裂为韧性断裂。TG分析表明，与未改性固化物相比，PU预聚体的接枝改性不改变其固化物的热分解机理，耐热稳定性略有降低，说明此增韧方法对固化物耐热性的影响较小。 (3)采用非等温差示扫描量热法(DSC)对E-51/固化剂C和g-PU/EP/固化剂C固化体系进行了固化动力学研究。Kissinger方程计算的固化反应表观活化能分别为61.52KJ/mol和64.67 KJ/mol，而Ozawa方程计算的固化反应活化能分别为64.52 KJ/mol和67.53 KJ/mol，两者计算结果相近。两者反应级数分别为0.929和0.930，说明固化反应为复杂反应。结合T-β外推法，得到这两个体系的凝胶温度分别为335.5 K(62.35℃)和310.77 K(37.62℃);固化温度分别为363.85 K(90.7℃)和364.62 K(91.47℃);后固化温度分别为391.11K(117.96℃)和397.18K(124.03℃)。这些动力学参数为实际应用提供了重要的理论依据。