【摘 要】
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环氧树脂是一类广泛使用且及其重要的热固性树脂,拥有卓越的机械性能、对多种基材的高粘性以及优异的耐热性和耐化学性,广泛应用于纤维增强材料、通用粘合剂、高性能涂料和封装材料等方面。未固化的环氧树脂是由具有两个及以上多活性环氧基团的单体和寡聚体组成,在实际应用中,环氧树脂必须使用固化剂固化,成为高度交联的网络体系,才会具有使用价值。传统固化剂在提高环氧树脂体系力学性能的同时,会降低环氧树脂体系的流动性,
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环氧树脂是一类广泛使用且及其重要的热固性树脂,拥有卓越的机械性能、对多种基材的高粘性以及优异的耐热性和耐化学性,广泛应用于纤维增强材料、通用粘合剂、高性能涂料和封装材料等方面。未固化的环氧树脂是由具有两个及以上多活性环氧基团的单体和寡聚体组成,在实际应用中,环氧树脂必须使用固化剂固化,成为高度交联的网络体系,才会具有使用价值。传统固化剂在提高环氧树脂体系力学性能的同时,会降低环氧树脂体系的流动性,不利于材料的成型加工,使用低沸点高流动性固化剂来降低环氧树脂体系黏度的方法则会造成环境污染。支化度较高的聚酰胺胺类高分子作为环氧树脂固化剂则可达到既降低树脂体系黏度,又能提高环氧体系力学性能的要求。本论文以对苯二胺为核,丙烯酸甲酯为原料得到G0.5树形分子,而后以其为原料与乙二胺进行酰胺化反应生成G1.0树形分子;通过此方法迭代得到G1.0、G2.0两代树形分子。将G1.0、G2.0分别作为共固化剂固化环氧树脂,研究了环氧树脂体系固化动力学,并对其力学和热学性能进行分析,主要研究包括以下方面:将对苯二胺作为核心,丙烯酸甲酯作为反应物,冰醋酸为溶剂通过迈克尔加成反应得到G0.5树形分子,而后以其为原料,甲醇为溶剂,继续与乙二胺进行酰胺化反应,合成了G1.0树形分子;通过重复以上步骤,得到G2.0树形分子。采用核磁共振分析了产物结构,将其分别作为固化剂,与4,4’二氨基二苯甲烷（DDM）共同固化EP-44环氧树脂。利用非等温差示扫描量热法分析了G1.0/DDM/EP体系和G2.0/DDM/EP体系的反应动力学,通过基辛格法、克莱恩法和弗莱恩-沃尔-小泽法,得到两体系在反应中的表观活化能Ea,反应级数n和指前因子A,最后应用弗莱德曼法判别固化类型。结果显示两个体系均符合n级反应模型,因此应用n级模型对两个体系进行探究,实验结果表明测试数据与拟合数据吻合度较高。由非等温DSC动力学研究的得到了环氧树脂固化工艺,并采用这一工艺得到环氧树脂固化产物。测试结果显示,G1.0/DDM/EP体系中,当G1.0添加量为20%wt时,体系力学性能达到最佳,拉伸强度为73.39 MPa,提升20.4%;弯曲强度为111 MPa,提升19%;冲击强度为5.8 KJ/m~2,降低16%,此时极限氧指数（LOI）值为23.3%,LOI值降低11%;对于G2.0/DDM/EP体系,当G2.0添加量为10%wt时,体系力学性能达到最佳,拉伸强度为67 MPa,提升15.5%;弯曲强度为106 MPa,提升14%;冲击强度为5.8 KJ/m~2,降低16%。此时LOI值为20.9%,LOI值降低20.22%。结果表明将聚酰胺胺树形分子作为共固化剂固化环氧树脂,体系拉伸和弯曲强度有所提升但冲击强度降低,热学性能则稍有下降。
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