芴基環(huán)氧樹脂的固化機制及性能研究.pdf

1、本文以芴酮和苯酚為原料,采用微波輻射技術合成了雙酚芴(BHPF)單體,并以此為原料合成了芴基環(huán)氧樹脂,利用紅外光譜(FT-IR)、核磁共振譜(NMR)對產(chǎn)物結(jié)構進行表征,用低黏度的E-51環(huán)氧樹脂共混改性芴基環(huán)氧樹脂(DGEBF),用差示掃描量熱儀(DSC)、動態(tài)力學分析儀(DMA)、熱重分析儀(TGA)研究了酸酐、促進劑和異辛酸鉻固化體系以及胺類固化劑共混樹脂體系的固化機制、固化動力學、力學性能、熱性能及濕熱性能。實驗結(jié)果表明,采用微

2、波輻射法大大縮短了反應時間,減少催化劑用量,雙酚芴產(chǎn)率略高于傳統(tǒng)加熱方法,當甲烷磺酸用量為2.0％,反應時間30min,反應溫度為55℃時,雙酚芴的產(chǎn)率達85.3％,熔點222-224℃。以雙酚芴和環(huán)氧氯丙烷為原料,以二氧六環(huán)與無水乙醇作為溶劑,NaOH為催化劑,十六烷基三甲基溴化銨為相轉(zhuǎn)移催化劑,合成了芴基環(huán)氧樹脂,產(chǎn)物的環(huán)氧值為0.41eq/100g,熔點150.5℃。
　　 利用非等溫DSC技術,結(jié)合黏溫實驗和凝膠實驗結(jié)果

3、,確定了E-51/芴基環(huán)氧共混樹脂體系的固化制度,采用Kissinger法、Ozawa法與Starink法求得固化反應活化能,用Crane方程得到反應級數(shù)。酸酐類固化劑中加入叔胺促進劑和異辛酸鉻后使得反應活化能下降,降低了固化溫度,減少了固化反應時間,凝膠時間長短順序依次為甲基那迪克酸酐(MNA)＞HK-021型酸酐＞甲基四氫鄰苯二甲酸酐(MeTHPA);胺類固化體系的固化反應溫度高于酸酐固化體系,DDS固化體系的凝膠時間比DDM長。S

4、tarink固化反應模型的計算精度稍高于其他模型,活化能大小順序依次為MeTHPA＞DDS＞DDM。
　　 在酸酐類固化劑中,MeTHPA的綜合力學性能和熱性能優(yōu)于MNA和HK-021,N,N-二甲基芐胺(BDMA)的促進效果較佳,共混樹脂體系中隨著E-51含量的增加,固化產(chǎn)物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和熱分解溫度下降。當DGEBF用量為50％,酸酐與環(huán)氧基物質(zhì)的量比為1:1,BDMA與Cr最佳加入量分別為2％、1％時,固化樹脂具有良好的

5、力學性能和熱穩(wěn)定性,但促進劑和催化劑的加入使得固化樹脂的性能有所下降。酸酐和胺類固化體系的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和熱分解溫度高低順序依次為DDS＞DDM＞McTHPA。
　　 芴基具有較低的分子極性和更多的疏水基團,固化樹脂體系的吸水率隨芴基環(huán)氧樹脂的比例的增加而減少,三類固化體系吸水率大小順序為MeTHPA＜DDM＜DDS,其中,DDS固化體系的耐濕性能最差,MeTHPA最好;Cr能降低固化物的吸水性,酸酐固化體系吸水后力學性能降低很