固化劑對環氧樹脂Tg影響1

    玻璃化轉變溫度(Tg),決定了處理和應用環氧樹脂類熱固性樹脂材料的溫度范圍,對于理解力學性能和其他的性能很有幫助,是這些材料重要的性能之一,因此在設計合成具有所需性能的新材料之前,預測Tg很有應用價值。對于固化的環氧樹脂玻璃化溫度已有許多的預測方法。一個簡單可行的方法,用以預測不同固化劑固化的環氧樹脂的玻璃化轉變溫度。該方法包含2個步驟:構建分子模型和操作分子模擬。通過比較模擬結果與計算或實驗結果來檢驗該方法,然后考察固化劑對相應的固化環氧樹脂的熱固性樹脂影響。

    一、引言
    玻璃化轉變溫度(Tg)決定了處理和應用環氧樹脂類熱固性樹脂材料的溫度范圍,對于理解力學性能和其他的性能很有幫助,是這些材料重要的性能之一。因此,在設計合成具有所需性能的新材料之前預測Tg很有應用價值。對于固化的環氧樹脂玻璃化溫度已有許多的預測方法。歸納起來,有L.E.Nielsen和DiMarzio提出的經驗方程,以及Porter的基團貢獻模型化方法、Bicerano的連接指數方法等半經驗方法,在本文中連接指數方法得到的值將被用來與模擬的結果進行比較。除此之外,分子模擬的方法也是可選的方法。

    與上面提及的幾種方法相比,詳細的原子模擬可以提供機理或原理方面的信息;從長遠來看是非常具有吸引力的。然而這些模擬為了獲得有實際有用的結果通常需要消耗昂貴的機時;還不適合于固化環氧系統的研究。新的方法的目的是:提出一個簡單可行的方法用以預測不同固化劑固化的環氧樹脂的玻璃化轉變溫度。該方法包含2個步驟:構建分子模型和操作分子模擬。通過比較模擬結果與計算或實驗結果來檢驗該方法。然后考察固化劑對相應的固化環氧樹脂的熱固性樹脂影響。

    二、模擬的方法
    一個實際應用的環氧系統通常包含如下幾種主要的成分:環氧樹脂,固化劑,顏料,溶劑以及其他的添加劑。然而在該研究環氧系統只局限于樹脂組分和固化劑組分,此兩者在實際應用中是不可缺少的。所選的樹脂組分為單一雙酚A二縮水甘油酯(DGEBA),而固化劑組分分別為二(4-氨苯基)砜(DDS)和間二苯胺(PDA)(圖1),這些都是環氧系統中常用的物質,并且相應的固化環氧樹脂實驗數據可得。因此,本工作代表了初步的研究,進一步的研究將包含其他主要組分更為實際的模型。