異氰酸酯改性咪唑-環(huán)氧固化體系研究.pdf

1、環(huán)氧樹脂潛伏固化體系大量應(yīng)用于復(fù)合材料和電子封裝領(lǐng)域，如環(huán)氧樹脂的預(yù)浸料，單組份電子封裝料。潛伏性固化劑是制備環(huán)氧樹脂潛伏固化體系的重要制約因素，研究常溫下潛伏性良好，固化溫度適中的潛伏固化劑具有重要的科學價值和經(jīng)濟價值。咪唑潛伏固化劑用量少，固化溫度適中，具有良好的應(yīng)用前景，但其常溫潛伏性有限，因而探索提高潛伏性的方法，制備高潛伏性咪唑固化劑具有重大價值。
　　本文研究了三種TDI封閉咪唑（TMI、2TMI、2TEMI）固化環(huán)氧

2、的活性、解封溫度與咪唑種類之間的關(guān)系。研究了TDI封閉咪唑、單異氰酸酯封閉咪唑（GMI、GEMI）和其有機銅鹽（1GMIC、2GMIC）固化環(huán)氧的反應(yīng)動力學方程。研究了GMI的固化環(huán)氧樹脂的反應(yīng)機理，探究了用量和咪唑種類對環(huán)氧體系潛伏性和彎曲性能的影響。其研究結(jié)果如下：
　　通過紅外表征證明成功合成三種TDI封閉咪唑，利用DSC和TGA起始反應(yīng)溫度表征其熱解封溫度，TMI、2TMI、2TEMI的解封溫度分別是150℃、130℃、1

3、20℃。利用咪唑/環(huán)氧的多升溫速率的 DSC放熱曲線的外推起始溫度 Ti表征反應(yīng)活性，用量8％的 TMI、2TMI、2TEMI固化環(huán)氧的外推起始溫 Ti分別為65.7℃、78.2℃、104℃。測試結(jié)果表明TDI封閉咪唑解封溫度和反應(yīng)活性隨咪唑中取代基團的增加而降低。5%GMI、5%GEMI、16%1GMIC、16%2GMIC固化環(huán)氧樹脂的外推起始溫度分別是：76.1℃、73.1℃、89.1℃、104℃，表明和有機金屬鹽絡(luò)合能降低反應(yīng)活性

4、。
　　測試8%TMI、8%2TMI、8%2TEMI、5%GMI、5%GEMI、16%1GMIC、16%2GMIC固化E51體系不同升溫速率下的DSC放熱峰溫度，利用Kissinger和Cwal方程得到其反應(yīng)級數(shù)位0.90-0.91，表觀活化能?E分別為69.7KJ/mol、68.6KJ/mol、60.0KJ/mol、60.2KJ/mol、65.0KJ/mol、76.8KJ/mol、77.8KJ/mol。
　　利用紅外和DS

5、C研究了GMI固化環(huán)氧的機理，表明GMI固化環(huán)氧主要是咪唑叔胺N原子催化環(huán)氧醚化反應(yīng)，并伴隨著GMI解封出異氰酸酯和異氰酸酯與環(huán)氧中的羥基形成氨基甲酸酯的反應(yīng)。
　　利用常溫下的儲存期表征咪唑/環(huán)氧體系的潛伏性，結(jié)果表明TDI封閉咪唑
　　和單異氰酸酯封閉咪唑固化環(huán)氧樹脂體系儲存期隨著咪唑用量從增加而降低，異氰酸酯改性咪唑提高常溫潛伏期，進一步與機金屬鹽絡(luò)合能提高體系潛伏性。2TEMI用量10%時常溫下有30天的儲存期，用量

6、2%時為100天，而TMI和2TMI在10%下僅有3-4天儲存期。5%用量下2EMI儲存期為1天，GMI為3天，GEMI為4天。16%的1GMIC儲存期為30天，16%的2GMIC儲存期為43天。
　　TMI、2TMI、2TEMI、GMI和GEMI固化環(huán)氧樹脂的力學強度隨著固化劑增加先增加后降低的趨勢。TMI在用量8%彎曲強度最大為88.6MPa，2TMI在10%時彎曲強度最大為79.3MPa，2TEM在10%時彎曲強度達到最大值