環(huán)氧樹脂柔性固化劑的合成及其固化反應動力學研究.pdf

1、環(huán)氧樹脂固化物由于具有優(yōu)異的力學性能、粘接性能、電絕緣性能、抗水性能和耐化學品性能，廣泛應用于復合材料、涂料和粘接劑等領域。但其涂膜由于韌性差，使其應用范圍受到了一定的限制。因此，對環(huán)氧樹脂的增韌改性成為環(huán)氧樹脂的研究熱點之一。環(huán)氧樹脂的增韌改性方法很多，采用分子結構中含柔性鏈段的固化劑，固化并增韌環(huán)氧樹脂的方法，具有環(huán)氧樹脂的力學性能受影響小，工藝簡單，加工方便等優(yōu)點。 本文選擇環(huán)氧油酸甲酯和辛酯，分別對環(huán)氧樹脂--多胺加成物

2、(G-預聚體)的端胺基進行封端改性，得到了封端改性固化劑G-甲酯和G-辛酯。對合成固化劑的結構進行了表征，測試了其與環(huán)氧樹脂固化后涂膜的力學性能，并觀察了涂膜斷面的形貌。結果表明，環(huán)氧油酸酯僅和G-預聚體結構中的端胺基發(fā)生了反應；用G-甲酯、G-辛酯與環(huán)氧樹脂固化后，涂膜斷裂伸長增大，脆斷斷面表現(xiàn)為韌性斷裂。這些結果說明，引入柔性鏈段的固化劑具有一定的增韌作用。G-甲酯的增韌效果優(yōu)于G-辛酯的結果說明，固化劑結構中酯基碳鏈長度對環(huán)氧樹脂

3、的增韌效果不明顯，而對增韌的貢獻主要來自分子結構中的側碳鏈。 用差示掃描量熱法(DSC)分別測定了G-預聚體、G-甲酯和G-辛酯與環(huán)氧樹脂組成的固化體系在不同升溫速率下的DSC曲線。確定了固化反應溫度，分別用KAS法、Friedman法和FWO法對三種固化體系的非等溫固化反應進行了動力學分析。結果表明，固化反應峰值溫度的大小順序為G-甲酯>G-辛酯>G-預聚體；用KAS法和Friedman法分析的固化體系的表觀活化能和指前因子大

4、小順序為G-甲酯>G-辛酯>G-預聚體，F(xiàn)WO法分析的結果為G-甲酯>G-預聚體>G-辛酯；固化反應級數(shù)表明，固化過程均為復雜反應；反應機理一致，均為自催化反應。用傅立葉變換紅外光譜(FT-IR)分別觀察了G-預聚體、G-辛酯和環(huán)氧樹脂固化體系在四個溫度下的固化反應過程。討論了固化溫度和時間對固化反應轉化率、反應速率的影響；對體系反應初期的等溫固化反應進行了動力學研究。結果表明：固化體系在研究的固化溫度下，轉化率和反應速率在固化反應初期