论文部分内容阅读
环氧树脂是一种具有优良物理机械性能,电绝缘性和粘接性能的热固性树脂,被广泛应用于涂料、胶粘剂、复合材料、模压材料和浇铸材料等领域中。其中,双酚A型环氧树脂占到总体环氧树脂用量的90%左右,在常温下E-51树脂的粘度约为12000mpa·s,高粘度限制了其在浇铸、灌注等特殊工艺中的应用。低粘度环氧树脂的制备和研究已成为研究者们所关注的重点之一,但是如何在保证树脂质量的前提下降低其粘度的相关研究仍在进行中。本论文采用二步法合成低粘度双酚A型环氧树脂,实验结果表明,苄基三甲基溴化铵与双酚A的用量比为2%,醚化温度为70℃,醚化时间为3h,环氧氯丙烷与双酚A的用量比(ECH/BPA)为10/1,闭环反应中NaOH/BPA用量比为2/1,闭环反应温度为70℃和时间4.0h,得到树脂环氧值为0.515,粘度为3500mpa·S。采用红外光谱对树脂及其固化物进行表征,结果显示自制树脂与E-51树脂图谱相同。采用树脂和固化剂聚酰胺650用量比为100：80的比例对比研究自制树脂和E-51树脂,以固化工艺为60℃/2h+100℃/lh+120℃/1h固化自制和E-51树脂后得到的固化物图谱相同,说明自制树脂和E-51树脂微观结构相同。通过索氏提取得到自制/聚酰胺650体系和E-51/聚酰胺650体系固化物的固化度分别为99.66%和99.58%,说明自制树脂和E-51树脂的固化度基本相同。通过TG对比分析树脂固化物的热失重结果表明：自制/聚酰胺650体系热失重5%时的温度是305.5℃,E-51/聚酰胺650体系热失重5%时的温度是338℃,前者低于后者32.5℃；自制/聚酰胺650体系最大失重速率温度是397.4℃,E-51/聚酰胺650体系最大失重速率温度是424℃,前者低于后者26.6℃；自制/聚酰胺650体系在500℃到900℃之间的残留率为4.6%,E-51/聚酰胺650体系在500℃到900℃之间的残留率为10%,前者低于后者5.4个百分点。通过吸水率测试可知自制/聚酰胺650体系在沸水中的饱和吸水率为5.35%,E-51/聚酰胺650体系的饱和吸水率为5.13%,两个固化体系的耐水性均较好。采用扫描电镜(SEM)对固化后产物断面进行分析,结果表明自制/聚酰胺650体系和E-51/聚酰胺650体系的断面裂纹均较少,断面比较光滑,说明自制树脂和E-51在一定程度上是性质是相同的。采用差示扫描量热(DSC)在等温条件下对比研究了自制/聚酰胺650体系和E-51/聚酰胺650体系的固化动力学,两个体系均随着固化温度的升高,最大固化度逐渐增大。在同一温度下,自制/聚酰胺650体系的最大固化度大于E-51/聚酰胺650体系(120℃除外)。自制／聚酰胺650体系和E-51/聚酰胺650体系的Eal均大于该体系的Ea2,说明固化反应起始阶段的活化能比较高。从实验数据可知,在同一温度下(50℃除外),自制/聚酰胺650体系和E-51/聚酰胺650体系的固化反应速率在固化度为20%-40%时出现最大值,随后速率降低,说明两个体系的固化过程都含有自催化反应,且两个体系的固化反应符合Kamal模型。