多官能度環氧樹脂對共混體系耐熱性能的影響
0引 言
環氧樹脂的合成始于20世紀30年代,其物理化學性能、力學性能以及工藝性能優異,應用日益廣泛。60年代以來,改性耐高溫環氧樹脂成為環氧樹脂研究的1個重點[1]。
提高環氧樹脂的耐熱性能一般有2種途徑:a.通過環氧樹脂或固化劑本身引入新結構,開發新型環氧樹脂。b.采用共聚―共混法對現有樹脂進行改性。如化學共聚法、互穿網絡法等。本文研究多官能度環氧樹脂(AFG-90)與普通環氧樹脂混合物中,不同AFG―90加入量對共混物耐熱性及模量的影響。
1實驗部分
1.1原材料及制備
1)樹脂:雙酚A型環氧樹脂,牌號CYD-128,巴陵石油化工有限責任公司;多官能度環氧樹脂(AFG-90),自制,低分子質量三官能度環氧樹脂,其基本特性見表1。
表1多官能度環氧樹脂(AFG-90)基本性質

2)固化劑:甲基四氫苯酐;促進劑:咪唑。
3)多官能度環氧樹脂(AFC-90)―環氧樹脂共混物的制備:在帶攪拌的三口燒瓶中,加入定量的AFG-90和E-51,攪拌加熱至160-180℃反應30 min為透明均相液體后,冷卻至室溫。
4)DMA測試試樣的制備:將冷卻后的樹脂中,加入定量的固化劑和促進劑,攪拌加熱,溫度控制在65-70℃;將配置的共混物注人模具中,然后置于烘箱固化,固化溫度為80℃/2h+160℃/6h;自然冷卻后脫模,得到45mm×10mm×1.5mm的樹脂澆注體。
1.2 實驗儀器及設備
動態熱機械分析儀DMA,美國Perkin-Elmer公司制造;數顯鼓風干燥箱NHl01-2型,南通瀘南科學儀器有限公司制造;調溫電熱套DZHW型,北京永光明醫療儀器廠制造;電子天平ES-600S型,長沙湘平科技發展有限公司制造。
2實驗結果及討論
2.1 AFG-90的加入量對共混物Tg的影響研究
從表2和圖1可以看出,當AFG-90的加入量(相對于雙酚A型環氧樹脂質量)為120%時,共混改性環氧樹脂體系的玻璃化轉變溫度(Tg)為167.6℃,比純雙酚A型環氧樹脂(CYD-128)的玻璃化轉變溫度約高45℃。這是由于AFG-90和雙酚A型環氧樹脂有很好的相容性,AFG-90分子中有多個環氧基,增加了共混樹脂固化物的交聯密度,結構緊密,體系的耐熱性隨AFG-90的加入量增加而增加。
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當AFG-90的加入量大于120%時,體系的玻璃化轉變溫度開始下降。這是由于隨著AFG-90添加量的增加,AFG-90與CYD-128相容逐步降低,固化物中會出現AFG-90的自聚顆粒,混合體系中會產生相分離,使其耐熱性降低。
表2不同AFG-90加入量固化樹脂的動態機械熱性質


2.2 AFG-90的加入量對共混物模量的影響
從表2、圖2和圖3可以看出,體系在室溫下的儲存模量約為3.75GPa,溫度到達Tg時的儲存模量約為2.6GPa,模量的保持率為70%。共混改性樹脂固化物的儲存模量并未隨AFG-90加入量的變化而發生改變。根據自由體積理論[2],AFG-90的加入及加入量的不同并沒有改變體系自由體積的大小,在同一溫度下,體系模量基本保持不變。這可能由于在固化過程中,AFG-90單體交聯共聚成網絡結構,并沒有改變體系化學鍵的堆砌密度,因此體系的自由體積不變[3]。


3結 論
a.多官能度環氧樹脂(AFG-90)和雙酚A型環氧樹脂有很好的相容性,其共混體系的耐熱性隨AFG―90加入量的增加而提高。
b.當AFG-90的加入量為120%時,共混改性環氧樹脂體系的玻璃化轉變溫度(Tg)為167.6℃,比純雙酚A型環氧樹脂CYD―128約高45℃。環氧樹脂共混體系AFG―90加入量的極限值為120%。
c.對于不同AFG-90加入量的環氧樹脂混合體系,其模量保持不變。










































