固化劑對環氧樹脂Tg影響2
業內近通過示差掃描量熱法分析(DSC),研究了芳香胺改性雙氰胺/環氧樹脂E-44體系的固化反應,并探討了反應的機理。芳香胺改性雙氰胺對環氧樹脂E-44具有較高的固化反應活性,反應表觀活化能明顯降低,固化反應可以在中溫進行,其固化反應機理與未改性的雙氰胺環氧體系不同。專家著重介紹了在合成芳香胺改性雙氰胺并研究其固化性能的基礎上,芳香胺改性雙氰胺固化環氧樹脂E-44反應的動力學,并探討固化反應的機理。
1、固化環氧系統的分子模型
胺誘導固化環氧化合物及接下來的交聯化學非常復雜,許多競爭反應已被證實,這使得固化的環氧網絡結構存在不確定性。因此為了研究該系統,必須作一些簡化。J.M.Barton研究了一個線型的環氧模型化合物,并將所獲得的信息作為理性設計新材料的基礎。在本工作中,采用了一個與Ian Hamerton相似的環氧樹脂的簡單模型來預測其玻璃化轉變溫度。固化的環氧樹脂用環氧樹脂預聚物與固化劑的隨機共聚物代替,兩者物質的量比為2:8。
在Cerius2程序中構建的兩單體的重復單元如圖2所示,h代表頭,t代表尾。具有10個重復單元的隨機共聚物在Cerius2程序的polymer模塊中建立。由上述方法得到聚合物鏈,然后用分子力學能量優化方法松弛,用電荷平衡方法Qeq分配電荷。此過程交替進行直至能量與電荷均收斂。為模擬聚合物本體的效果,10個具有三維周期性邊界條件的無定形聚合物構象由Monte Carlo方法產生,其中能量小的構象被進一步用來作分子動態模擬。這個模型被期望反映環氧樹脂組分的共聚效果,而交聯的效果將被忽略。

2、玻璃化轉變溫度的分子動態模擬
分子動態模擬方法已被廣泛應用于線形聚合物系統以預測其玻璃化轉變溫度。該方法同樣適用于1.1構建的環氧樹脂固化物的分子模型。在初始的模型建立以后,能量優化至不再變化。所得到的結構在NVT系統中以1飛秒(1飛秒=10-15s)為積分步驟于600K的溫度下執行1000個時間步。不使用截斷距離。然后在NPT系統中以1飛秒為積分步驟于600K的溫度下執行10000個時間步。從600K開始每間隔50K重復以上過程,后的溫度點為200 K。將該方法分別應用于DGEBA-DDS隨機共聚物和DGEBA-PDA隨機共聚物。對于每一個被模擬的系統,在每一個溫度點上,三維周期系統的體積被記下作為后面分析的基礎。
在整個模擬的過程中,均使用Dreiding力場??偟膭菽鼙槐磉_為鍵能項和非鍵能項。鍵能項包含鍵伸縮能、鍵角彎曲能、二面角扭轉項等;而非鍵能項為van der Waals相互作用和Coulombic相互作用項。模擬用到的其他參數均采用程序本身的默認值。










































