一種低收縮率環(huán)氧樹脂固化劑的合成及性能研究.pdf

1、環(huán)氧樹脂在固化過程中存在一定體積收縮，體積收縮會使材料內(nèi)部產(chǎn)生殘余應(yīng)力，從而影響樹脂基復(fù)合材料的性能和使用壽命。國內(nèi)外學(xué)者主要通過在環(huán)氧樹脂中添加膨脹單體來解決環(huán)氧樹脂固化體積收縮的問題。從環(huán)氧樹脂膨脹固化劑著手的研究未見有報道。本文綜述了國內(nèi)外膨脹單體研究進展，從固化劑著手以克服膨脹單體在實際應(yīng)用方面的困難和環(huán)氧樹脂在固化過程出現(xiàn)的體積收縮問題。制備了新型膨脹固化劑（EDTAD），優(yōu)化了其合成方法，并對其固化收縮率和固化反應(yīng)動力學(xué)做了

2、深入研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過正交試驗方法確定了合成EDTAD的最佳合成工藝為：反應(yīng)溫度85℃，反應(yīng)時間28h，摩爾配比1:7，最高產(chǎn)率為90.67％。紅外光譜圖在1808cm-1和1762cm-1出現(xiàn)環(huán)狀酸酐的兩個特征吸收峰。并通過密度法測定了環(huán)氧樹脂固化物的收縮率，當(dāng)EDTAD質(zhì)量分數(shù)為55％，固化物體積收縮率最小為0.251％；DMP-30促進了固化反應(yīng)的進行，同時在很大程度上降低了固化物的拉伸強度、彎曲強度及沖

3、擊強度。EDTAD/DGEBA體系的平均拉伸強度、彎曲強度及沖擊強度分別為：69.2MPa、55.5MPa、4.38KJ/m2，EDTAD含量為55％時，有最大拉伸強度為82.3MPa， EDTAD含量為50％時，有最大彎曲強度和最大沖擊強度，分別為69.4MPa、5.23KJ/m2；EDTAD/DGEBA/DMP-30體系平均拉伸強度、彎曲強度及沖擊強度分別為：36.2MPa、43.0MPa、2.17KJ/m2，EDTAD含量為55％

4、時，有最大拉伸強度為47.5MPa，EDTAD含量為50％時，有最大彎曲強度和最大沖擊強度，分別為50.5MPa、2.76KJ/m2。⑵用差式掃描量熱法（DSC）系統(tǒng)研究了DGEBA/EDTAD的等溫動力學(xué)， Kamal模型能夠較好的描述低轉(zhuǎn)化率階段的速率與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系；含擴散因子的Kamal模型能夠較好的模擬整個固化反應(yīng)速率。此外，還用等轉(zhuǎn)化率方法研究了其固化機理，有效反應(yīng)活化能與轉(zhuǎn)化率密切相關(guān)。⑶用DSC系統(tǒng)研究了DGEBA/EDT

5、AD/DMP-30的非等溫動力學(xué)。確定了其最佳固化工藝為：第一階段的理論凝膠溫度Tgel=93.2℃、理論固化溫度Tcure=119.2℃和理論后固化溫度Tpost=121.8℃，第二階段理論凝膠溫度Tgel=249℃、理論固化溫度Tcure=253.95℃和理論后固化溫度Tpost=257.3℃。⑷用量子化學(xué)研究了EDTAD的分子構(gòu)型為空間不對稱立體構(gòu)型，Mulliken原子負電荷主要分布在兩個叔氮原子上，分別為-0.378128和-