改性環(huán)氧樹脂微觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能的研究.pdf

1、本文采用雙酚A類環(huán)氧樹脂為基體樹脂，用二氨基二苯基甲烷(DDM)或異佛爾酮二胺做(IPD)作為固化劑，研究了ABS接枝共聚物改性環(huán)氧樹脂的固化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，不同丙烯腈含量的端羧基液體丁腈橡膠(CTBN)增韌環(huán)氧樹脂體系微觀形態(tài)以及不同預(yù)處理方法所得的增韌劑(CTBN-1)改性環(huán)氧樹脂的微觀形態(tài)與力學(xué)性能的關(guān)系。
　　1.研究ABS樹脂改性環(huán)氧樹脂體系固化反應(yīng)的表觀活化能、固化工藝以及固化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程等，并將其與純環(huán)氧樹脂固化體系進(jìn)

2、行對(duì)比。采用非等溫DSC與等溫DSC研究了ABS樹脂的加入對(duì)環(huán)氧樹脂固化動(dòng)力學(xué)的影響。ABS樹脂的加入降低了環(huán)氧樹脂的固化反應(yīng)活化能。在固化反應(yīng)過程中，對(duì)初期化學(xué)控制階段的固化反應(yīng)機(jī)理并無太大影響，這與Kamal自催化模型有較好的一致性;在固化反應(yīng)后期階段，由于體系黏度逐漸增加，固化反應(yīng)開始從化學(xué)控制階段逐漸轉(zhuǎn)為擴(kuò)散控制階段，致使與Karnal自催化模型出現(xiàn)偏差。同時(shí)ABS樹脂的加入降低了固化反應(yīng)的反應(yīng)速率，且基體樹脂的凝膠溫度與固化溫

3、度均隨著ABS樹脂的加入有所降低。
　　2.研究了液體橡膠改性環(huán)氧樹脂的微觀形態(tài)的形成歷程和以及對(duì)材料最終微觀形態(tài)的影響因素，這為改善力學(xué)性能奠定了基礎(chǔ)。由液體橡膠改性的環(huán)氧樹脂體系，在固化過程中，隨著固化反應(yīng)程度的增加，均勻溶解在基體環(huán)氧樹脂中的液體橡膠逐漸發(fā)生相分離形，所形成的橡膠粒子均勻分散在基體樹脂中。當(dāng)固化反應(yīng)程度進(jìn)一步增加時(shí)，由擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，較小的已發(fā)生相分離的橡膠相會(huì)發(fā)生聚集最終形成海島結(jié)構(gòu)。隨著初始固化溫度的上升，橡膠

4、分散相的粒徑越來越小。當(dāng)液體橡膠的丙烯腈含量增加時(shí)，分散相的粒徑并無明顯的下降，但力學(xué)性能有所不同。在改性環(huán)氧樹脂最終固化產(chǎn)物的力學(xué)性能上，微觀形態(tài)的影響是十分顯著的。與純樹脂相比，改性環(huán)氧樹脂的的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線上有明顯的屈服，且大幅度提高了斷裂伸長率。沖擊值也有少量的增加。
　　3.考察不同預(yù)處理方式的橡膠對(duì)環(huán)氧樹脂固化過程以及微觀形態(tài)的影響，并分析了其微觀形態(tài)與力學(xué)性能的關(guān)系。固化過程中，CTBN-1改性環(huán)氧樹脂的初始固化

5、反應(yīng)速率和最大反應(yīng)速率均低于CTBN改性的環(huán)氧樹脂，這與端羧基和環(huán)氧基之間的預(yù)先化學(xué)反應(yīng)有關(guān)。不同的初始固化的應(yīng)速率會(huì)影響材料微觀形態(tài)，不同的界面結(jié)合力會(huì)影響在形變時(shí)橡膠粒子的形變和基體樹脂的剪切屈服，同時(shí)經(jīng)預(yù)處理的橡膠在一定程度上也影響著固化反應(yīng)的固化的應(yīng)程度（交聯(lián)密度）。故CTBN-1的沖擊值和斷裂伸長率高于CTBN改性的環(huán)氧樹脂，而拉伸性能:如拉伸模量、屈服應(yīng)力或斷裂應(yīng)力等一定程度上的下降。因此，在改性環(huán)氧樹脂最終固化產(chǎn)物的力學(xué)性