环氧/热塑性丙烯酸树脂共混体系反应诱导相分离的研究

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本文研究了环氧/热塑性丙烯酸树脂共混体系分别在三种不同固化剂,二乙烯三胺(DETA)、六氢苯酐(HHPA)、含促进剂N,N-二甲基苄胺(BDMA)的六氢苯酐,作用下的反应诱导相分离,分析了固化温度对共混体系最终相结构的影响,研究了共混体系在相演化过程中的粘弹性效应,表征了不同相结构固化体系的力学性能。偏光显微镜的跟踪表明,共混体系的反应诱导相分离都开始于微相分离。只有DETA在30℃固化共混体系时相演化停留在微相分离阶段,其它固化体系均会随共混体系组份的变化呈现出单分散相、双连续相、相反转三种相态结构。本文给出了各种固化剂作用下共混体系形成各种相结构时丙烯酸树脂含量的临界范围。研究表明单分散相和相反转结构的形成遵循成核生长机理,双连续相结构的形成遵循Spinodal相分离机理。温度的升高和促进剂的引入并不改变共混体系原有的临界范围,但会促进二次相分离的发生。时间分辨激光光散射(TRLS)实验确定了共混体系在固化过程中相分离的开始时间和相演化时间。实验结果表明散射光强qm随着反应时间t的关系符合Maxwell粘弹性松弛方程,由此可以得出环氧粒子从丙烯酸树脂富集相向外进行扩散时的松弛时间,以及固化体系的相间距。共混体系的松弛时间随着固化温度的升高逐渐减少,相间距随着固化温度的升高先增大后降低。将各个体系的松弛时间随着固化温度T的变化关系拟合WLF方程,得出了各个体系参考温度Ts。Ts大约比环氧-固化剂混合物的Tg高约50℃。由此说明,环氧富集相作为快动态相,在分相过程中首先发生扩散,进一步粗化长大,最终冲破以网状相存在的丙烯酸树脂富集相而融合,形成了双连续相结构。同时也说明了在形成双连续相结构的过程中,环氧热塑性丙烯酸树脂共混体系在分相过程中存在粘弹性效应,且不受固化体系的影响。固化体系的力学性能研究表明,热塑性丙烯酸树脂在改性环氧树脂过程中只有形成单分散相结构或是双连续相结构才能取得良好的增韧效果,确定了丙烯酸树脂增韧环氧的固化体系的最优含量。
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