空心玻璃微珠填充CTBN改性環(huán)氧樹脂的固化機制及性能評價.pdf

1、空心玻璃微珠(HGMs)填充樹脂復合材料具有輕質高強的優(yōu)良特性和良好的可設計性，廣泛應用于航空航天保溫隔熱領域和深海浮力材料領域。目前國內外研究者對該材料的研究主要集中在通過選擇強度高的樹脂和微珠來增加強度，通過調整微珠體積分數來調整復合材料密度，但是對空心微珠與環(huán)氧樹脂界面特性、通過橡膠粒子增強界面特性和降低孔隙率等研究鮮有報道。研究通過端羧基丁腈橡膠(CTBN)改性環(huán)氧樹脂實現改善界面增加機械強度和降低孔隙率提高服役可靠性具有重要的

2、意義。
　　 本研究采用E-51環(huán)氧樹脂為基體，594為固化劑，端羧基丁腈橡膠(CTBN)為改性劑，空心玻璃微珠(HGMs)為填料，將不同質量分數的CTBN與環(huán)氧樹脂進行預聚，然后利用594固化劑對預聚體進行固化，研究不同質量分數CTBN改性E-51樹脂固化動力學，建立不同CTBN含量對固化動力學的影響規(guī)律，分析了CTBN與E-51環(huán)氧樹脂預聚反應機理、E-51與594固化劑固化反應機理及固化過程CTBN相分離機理。采用KH-5

3、50對HGMs進行表面改性，制備了不同體積分數HGMs填充CTBN改性環(huán)氧樹脂復合材料，對復合材料的密度、孔隙率及力學性能進行評價，建立了不同HGMs體積分數、不同CTBN質量分數、偶聯劑處理前后對復合材料密度、孔隙率及力學性能的影響規(guī)律，觀察了破壞后的微觀形貌，揭示了破壞機制。研究結果表明，在不同等溫固化溫度下，隨CTBN質量分數的增加，最大固化反應速率逐漸減小，最大固化反應轉化率逐漸降低。CTBN對前期反應活化能Ea1影響較小，對后

4、期反應活化能Ea2影響較大，CTBN含量從0％到20%，反應前期活化能Ea1由67.34kJ/mol增加到80.31kJ/mol增加了19.26%，反應后期活化能Ea2由94.19 kJ/mol增加到180.07 kJ/mol增加了91.18%。預聚反應中CTBN與E-51發(fā)生了酯化反應，594固化劑與E-51反應機制主要靠配位絡合物引發(fā)環(huán)氧基進行陽離子開環(huán)聚合，隨固化反應的進行，CTBN在E-51/594固化體系中發(fā)生相分離。隨HGM