结构对环氧树脂热行为影响3

    先前研究中用含磷固化剂来提高双酚A型环氧树脂(DGEBA)的阻燃性能,这些固化剂中磷和氮的协同作用能够显著提高双酚A环氧树脂固化体系的阻燃性。这种氮和磷的协同作用很可能来源于中间态的P-N键,因为这些中间态键更容易生成磷酸酯产物而非不含氮的磷化物,导致环氧树脂燃烧时碳含量的增大。含磷胺类固化剂固化DGEBA能够800℃下产物的无氧碳含量。然而这种固化体系的开始降解温度有所下降。与酰亚胺官能团共同使用通常能提高这类固化剂固化环氧树脂的热稳定性。为了提高环氧树脂固化体系的热稳定性,专家用3-苯胺-二甲基氧化磷(BAP)和芳香族四羧酸二酐合成了含磷氨基-羧基胺类固化剂。这些氨基-羧基基团在环氧树脂的固化温度(如200℃)下,能够转化成酰亚胺单元。
    在研究混合胺类固化剂(如TPD、TFD和TBD)固化DGEBA的固化放热时发现,体系固化温度随着磷化胺浓度的增大而上升,如表3所示。表3化学计量比磷化胺(TP、TB和TF)和胺D混合物固化DGEBA的DSC的数据。

Amineformulation

To/℃

Tp/℃

Tf/℃

TPD1

182

232

310

TPD

230

250

269

TP1D

251

264

278

TBD1

162

214

272

TBD

189

218

261

TB1D

214

235

265

TFD1

198

229

281

TFD

203

235

274

TF1D

200

234

274


    3、热稳定性
    从固化体系TG曲线中可以得到体系的分解起始温度(To)、热重损失大速率温度(Tmax)和外推终分解温度(Tef),从800℃下残余碳含量的比较可以了解固化树脂的相对热稳定性。从表4中可以看出大失重(47%~80%)的温度范围为330~460℃,也可以看出小失重(10.5±1.5%)温度为480℃以上。失重的2个阶段分别对应磷化胺中磷氧基团和树脂基体的分解。磷化胺固化DGEBA的初始分解温度To和失重大速率温度Tmax都低于胺D固化的DGEBA。
表4不同胺固化剂等热固化DGEBA的热行为(加热速率为20℃/min)

Aminedesignation

Decompositiontemperature/℃

Massloss/%

Charyieldat800℃/%

To

Tp

Tf

D

424

442

461

84.5

15.5

TP

354

406

433

52.6

487

522

570

12.6

34.8

TB

333

387

425

49.5

478

509

579

12.0

38.5

TF

345

400

434

47.9

511

554

593

12.8

39.3