低共熔點芳胺固化環氧樹脂3

    利用間苯二胺改性新合成的分子質量相對較大的長鏈柔性芳胺(LCDA),可以形成低共熔固化劑,并用此低共熔物來固化環氧樹脂。其實質是:采用低熔點的間苯二胺(m-PDA)對新型固化劑長鏈柔性芳香胺(LCDA)進行物理共混改性,得到低共熔點的芳胺環氧固化劑。該體系的固化動力學模型符合n級固化反應方程,其表觀活化能△E為54.49kJ/mol,頻率因子A為7.28×105和反應級數n為0.813。此外,運用外推法得體系起始固化溫度Tgel為110℃。

    四、結果與討論
    1、LCDA和m-PDA低共熔配比的確定
    圖l是LCDA和m-PDA在不同配比下共混物的等速升溫DSC熔融曲線。當LCDA:m-PDA為8:2和4:6時熔融曲線均出現雙峰,說明此配比下混合芳胺不能形成共熔物。當LCDA:m-PDA為5:5時,僅出現一個低共熔的熔融峰,且共熔物長時間儲存無單組分析出,因此認為LCDA:m-PDA=1:1為低共熔配比,其熔化溫度為50.9℃。

圖1不同配比共混物的DSC烙融曲線

    2、活化能的確定
    圖2可以看出曲線整體的趨勢是一致的,都存在固化反應放熱峰且均為單峰。這表明該體系固化反應為放熱反應且一步完成。但在該體系中隨著升溫速率增加,峰頂溫度升高曲線右移固化溫度范圍變寬。這是由于固化時間隨升溫速率增加而減少,導致單位時間內放熱量增加,因而放熱峰變得尖銳,并產生熱滯后現象。

圖2 LCDA/m-PDA/EP體系不同升溫速率下的DSC譜圖

    根據Kissinger方法,對于環氧樹脂的動態固化反應有:


 
    式中β為等速升溫速率(K•min-1),R為氣體常數8.314J/mol。