新型含噁唑結(jié)構(gòu)固化劑的合成及環(huán)氧樹脂體系性能研究.pdf

1、耐溫高性能環(huán)氧樹脂是隨著航空航天等諸多技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展而發(fā)展起來的一類重要材料，作為耐高溫復(fù)合材料的樹脂基體必須具有高的耐熱性以保證復(fù)合材料在高溫下的使用性能，而環(huán)氧樹脂的耐熱改性以及研制新型固化劑就成為研究開發(fā)目標(biāo)之一。
　　本論文首先對含有噁唑環(huán)結(jié)構(gòu)的胺類固化劑—2,6-二(對氨基苯)苯并(1,2,4,5)雙噁唑(DIABO)和4-氨基苯并(1,3)噁唑?qū)Ρ桨?ABO)的合成進(jìn)行了研究，確定了固化劑合成的最佳工藝，分別采用傅立葉

2、變換紅外光譜(FTIR)、核磁共振譜(NMR)和元素分析等手段對固化劑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，結(jié)果表明合成的固化劑具有預(yù)先設(shè)計的結(jié)構(gòu)。同時對含有噁唑環(huán)結(jié)構(gòu)的二縮水甘油胺型環(huán)氧樹脂—氨基苯并噁唑?qū)Ρ桨翻h(huán)氧樹脂(TGABO)的合成工藝進(jìn)行了初步探討。通過對固化劑化學(xué)結(jié)構(gòu)的分析表明DIABO與ABO具有剛性近平面結(jié)構(gòu)，經(jīng)理論計算E/ABO體系的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為228℃。
　　利用動態(tài)差示掃描量熱法(DSC)確定了不同環(huán)氧樹脂體系(環(huán)氧樹脂包括雙

3、酚A二縮水甘油醚(E)和4,5-環(huán)氧環(huán)己烷二縮水甘油酯(TDE)、固化劑包括DIABO、DIABO/DDS混合固化劑和ABO)的固化工藝；分別利用Kissinger、Ozawa和Crane方法進(jìn)行了樹脂體系固化反應(yīng)表觀動力學(xué)的研究，結(jié)合FTIR確定了E/ABO樹脂體系的固化反應(yīng)機(jī)制符合n級反應(yīng)的動力學(xué)模型；利用扭辮分析法(TBA)確定了體系的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)，結(jié)果表明DIABO或ABO作為固化劑使用時樹脂體系Tg均有提高。結(jié)合熱失

4、重曲線(TG)討論了各種影響因素(包括配比、固化溫度、固化時間等)對樹脂體系耐熱性的影響，結(jié)果表添加DIABO后體系的殘?zhí)剂吭黾印?br>　　采用Kissinger、Flynn-Wall-Ozawa和Friedman方法計算了環(huán)氧樹脂固化體系的熱分解反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)，根據(jù)求出的熱分解活化能，采用Coats-Redfern和Master-Curves方法研究了固化體系的熱分解固相反應(yīng)機(jī)制。根據(jù)熱分解反應(yīng)的動力學(xué)參數(shù)建立了樹脂體系的熱分解反應(yīng)

5、動力學(xué)模型。研究表明E/DIABO/DDS體系的起始熱分解反應(yīng)遵循相界面控制(Rn，n=0）反應(yīng)機(jī)理，反應(yīng)后期熱分解機(jī)理符合單個粒子上兩個核的自由成核反應(yīng)(F2)，TDE/DIABO/DDS體系的熱分解反應(yīng)機(jī)制為成核和增長控制反應(yīng)(JMA)。E/ABO體系第一階段的熱分解反應(yīng)機(jī)制為JMA型，第二階段的反應(yīng)機(jī)制為單個粒子上三個核的自由成核反應(yīng)(F3)。
　　通過對樹脂體系的拉伸性能、彎曲性能和粘接性能的測試及彎曲斷口表面掃描電子顯微

6、鏡(SEM)形貌特征討論了DIABO含量對固化體系力學(xué)性能的影響，結(jié)果表明室溫下E型環(huán)氧樹脂體系的粘接強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、拉伸模量、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量均隨著DIABO含量的增加而增加，DIABO含量為2mass％的環(huán)氧樹脂體系的性能最好；180℃下保持15min后DIABO含量為4mass%的環(huán)氧樹脂體系的性能最好。針對TDE體系而言，DIABO的加入使粘接強(qiáng)度增加，彎曲強(qiáng)度下降，彎曲模量增加。同時利用動態(tài)力學(xué)分析(DMA)和吸濕性實(shí)驗(yàn)研究