多官能度环氧树脂对共混体系耐热性能的影响

    0引  言
    环氧树脂的合成始于20世纪30年代,其物理化学性能、力学性能以及工艺性能优异,应用日益广泛。60年代以来,改性耐高温环氧树脂成为环氧树脂研究的1个重点[1]。
    提高环氧树脂的耐热性能一般有2种途径:a.通过环氧树脂或固化剂本身引入新结构,开发新型环氧树脂。b.采用共聚―共混法对现有树脂进行改性。如化学共聚法、互穿网络法等。本文研究多官能度环氧树脂(AFG-90)与普通环氧树脂混合物中,不同AFG―90加入量对共混物耐热性及模量的影响。
    1实验部分
    1.1原材料及制备
1)树脂:双酚A型环氧树脂,牌号CYD-128,巴陵石油化工有限责任公司;多官能度环氧树脂(AFG-90),自制,低分子质量三官能度环氧树脂,其基本特性见表1。
                             表1多官能度环氧树脂(AFG-90)基本性质


   

2)固化剂:甲基四氢苯酐;促进剂:咪唑。
    3)多官能度环氧树脂(AFC-90)―环氧树脂共混物的制备:在带搅拌的三口烧瓶中,加入定量的AFG-90和E-51,搅拌加热至160-180℃反应30 min为透明均相液体后,冷却至室温。
    4)DMA测试试样的制备:将冷却后的树脂中,加入定量的固化剂和促进剂,搅拌加热,温度控制在65-70℃;将配置的共混物注人模具中,然后置于烘箱固化,固化温度为80℃/2h+160℃/6h;自然冷却后脱模,得到45mm×10mm×1.5mm的树脂浇注体。
    1.2  实验仪器及设备
    动态热机械分析仪DMA,美国Perkin-Elmer公司制造;数显鼓风干燥箱NHl01-2型,南通泸南科学仪器有限公司制造;调温电热套DZHW型,北京永光明医疗仪器厂制造;电子天平ES-600S型,长沙湘平科技发展有限公司制造。
    2实验结果及讨论
    2.1 AFG-90的加入量对共混物Tg的影响研究
    从表2和图1可以看出,当AFG-90的加入量(相对于双酚A型环氧树脂质量)为120%时,共混改性环氧树脂体系的玻璃化转变温度(Tg)为167.6℃,比纯双酚A型环氧树脂(CYD-128)的玻璃化转变温度约高45℃。这是由于AFG-90和双酚A型环氧树脂有很好的相容性,AFG-90分子中有多个环氧基,增加了共混树脂固化物的交联密度,结构紧密,体系的耐热性随AFG-90的加入量增加而增加。

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    当AFG-90的加入量大于120%时,体系的玻璃化转变温度开始下降。这是由于随着AFG-90添加量的增加,AFG-90与CYD-128相容逐步降低,固化物中会出现AFG-90的自聚颗粒,混合体系中会产生相分离,使其耐热性降低。
                           表2不同AFG-90加入量固化树脂的动态机械热性质


   

 

 

 

 

 

 

 

2.2  AFG-90的加入量对共混物模量的影响
    从表2、图2和图3可以看出,体系在室温下的储存模量约为3.75GPa,温度到达Tg时的储存模量约为2.6GPa,模量的保持率为70%。共混改性树脂固化物的储存模量并未随AFG-90加入量的变化而发生改变。根据自由体积理论[2],AFG-90的加入及加入量的不同并没有改变体系自由体积的大小,在同一温度下,体系模量基本保持不变。这可能由于在固化过程中,AFG-90单体交联共聚成网络结构,并没有改变体系化学键的堆砌密度,因此体系的自由体积不变[3]。


  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3结  论
    a.多官能度环氧树脂(AFG-90)和双酚A型环氧树脂有很好的相容性,其共混体系的耐热性随AFG―90加入量的增加而提高。
    b.当AFG-90的加入量为120%时,共混改性环氧树脂体系的玻璃化转变温度(Tg)为167.6℃,比纯双酚A型环氧树脂CYD―128约高45℃。环氧树脂共混体系AFG―90加入量的极限值为120%。
    c.对于不同AFG-90加入量的环氧树脂混合体系,其模量保持不变。