有機硅改性環(huán)氧的固化動力學與相結構研究.pdf

1、環(huán)氧樹脂(Epoxy resin)是一種很重要的熱固性樹脂,固化后的環(huán)氧樹脂具有良好的物理化學性能,它對金屬和非金屬材料的表面具有優(yōu)異的粘接強度、介電性能良好、固化收縮率小、硬度高、對酸堿及大部分溶劑穩(wěn)定,以及其使用工藝的靈活性是其他熱固性樹脂所不具備的。因此它在國民經(jīng)濟的各個領域中得到廣泛的應用。
　　由于環(huán)氧樹脂與固化劑固化后交聯(lián)密度高而呈高度脆性,因此對環(huán)氧樹脂的增韌及其它性能缺陷進行改性一直是高性能環(huán)氧樹脂樹脂材料研究的熱

2、點。
　　論文研究主要內(nèi)容是用有機硅改性環(huán)氧樹脂,有機硅的基本結構單元是由硅-氧鏈節(jié)構成的,而側鏈則與其他各種有機基團相連,既含有“有機基團”,又含有“無機結構”,與其他高分子材料相比,將分子結構比較柔軟的有機硅鏈段(Si-O-Si)引入到環(huán)氧樹脂分子結構后,有機硅鏈段使得環(huán)氧樹脂分子結構更具柔性,以及有機硅鏈段有向環(huán)氧樹脂材料表面遷移的傾向,明顯改善有機硅改性環(huán)氧樹脂材料柔韌性、熱穩(wěn)定性、耐候性、疏水性能、電絕緣性等。
　

3、　論文分別從三個方法進行有機硅改性環(huán)氧樹脂:一是選擇含有機硅基團的酸酐固化劑;二是選擇含有機硅基團的環(huán)氧樹脂;三是選擇含有機硅基團的熱塑性樹脂作為改性添加物質(zhì)。
　　采用非等溫和等溫DSC法分別對三個環(huán)氧樹脂體系進行固化動力學研究,研究了固化溫度對環(huán)氧/酸酐體系體系固化反應動力學的影響,有機硅環(huán)氧樹脂和有機硅酸酐加入量對環(huán)氧樹脂/酸酐體系固化反應動力學的影響,含硅聚酰亞胺(PEI-Siloxane)的加入對環(huán)氧/酸酐體系體系固化反

4、應動力學的影響。
　　根據(jù)DSC分析結果表明:(1)對于DGEBA/Me-THPA、DGEBA/DMS-Z21、DMS-E09/Me-THPA體系,固化反應級數(shù)和固化機理是相同的,但DGEBA/Me-THPA體系的表觀活化能、固化反應速率、固化度都要高于DGEBA/DMS-Z21、DMS-E09/Me-THPA體系,表觀活化能結果表明, DGEBA與Me-THPA的固化反應要難于其它兩個體系;(2)對于DGEBA/混合酸酐固化劑體

5、系,固化反應級數(shù)和固化機理并沒有隨著有機硅酸酐固化劑含量的增加而發(fā)生改變,還是與DGEBA/Me-THPA體系相同,但是表觀活化能、固化反應速率、固化度都隨著混合酸酐固化劑中有機硅酸酐(DMS-Z21)含量的增加而減小,表觀活化能結果表明,DMS-Z21含量的增加使環(huán)氧樹脂與混合酸酐反應更易進行;(3)對于 DGEBA/PEI-Siloxane/Me-THPA體系,固化機理和反應級數(shù)并未因含硅聚酰亞胺( PEI-Siloxane)的加入

6、導致環(huán)氧樹脂/酸酐體系發(fā)生變化,仍與DGEBA/Me-THPA體系的相同,但 DGEBA/Me-THPA/PEI-Siloxane體系的活化能和固化度都是隨著含硅聚酰亞胺(PEI-Siloxane)含量的增加而減小,這是由于含硅聚酰亞胺(PEI-Siloxane)的加入,產(chǎn)生稀釋效應,促進DGEBA與Me-THPA的反應。
　　用光學顯微鏡(OM)和掃描電鏡(SEM)觀察了各個加入含硅聚酰亞胺(PEI-Siloxane)體系的相分

7、離過程以及各個時刻的相結構。相結構研究結構表明,不同體系,相分離時間不同,相分離演變過程不同,以及最終相結構也是不同的;同一體系,相結構隨著含硅聚酰亞胺(PEI-Siloxane)含量的不同而不同的,含硅聚酰亞胺(PEI-Siloxane)含量低的體系一般為分散相,固化溫度不同,最終相結構也是不同的,含硅聚酰亞胺(PEI-Siloxane)富集相一般都是由分散相向雙連續(xù)相和相反轉相轉變。
　　混合環(huán)氧中有機硅環(huán)氧(DMS-E09)