环氧树脂的增韧改性及性能研究

来源 :第八届全国腐蚀大会暨第217场中国工程科技论坛 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sjn19900523
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  环氧树脂品种繁多,最具有代表型的是双酚A二缩水甘油醚环氧树脂(DGEBA),它产量最大、用途最广,遍及国民经济的整个领域.目前环氧树脂最大的缺点就是固化物质脆、耐冲击性能差,在很大程度上限制了它们在高冲击断裂强度和韧性的材料领域中的应用,因此环氧树脂的增韧改性一直是热固型树脂研究中的重要课题.通过向环氧树脂刚性链段中引入柔性链段,提高树脂的链段运动能力,增加树脂的柔性是解决环氧树脂质脆的有效方法.本文利用二聚酸羧基与环氧基团的反应,向双酚A型环氧树脂(618)中引入1,6-已二醇二缩水甘油醚(SM80)和二聚酸结构中的脂肪族柔性链段来提高环氧树脂的韧性和冲击强度,并探讨了温度、环氧基与羧基比例、软硬树脂比例、固化剂用量对改性树脂的性能影响,并通过红外、DSC、应力-应变表征方法对聚合所得树脂进行了表征.随着聚合温度的升高,聚合时间缩短,在120℃时,树脂的理论环氧值与实测环氧值最为接近,而温度高于130℃时,二者相差较大,可能的原因是环氧端基与链中的-OH进一步发生醚化反应等副反应,在兼顾反应时间和反应效率的同时选择120℃为二聚酸改性环氧树脂的聚合温度.在SM80于618的比例一定的情况下,随着n[环氧基CH(O)CH]的增大,酸值达到1.5的时间减少,当环氧值过量0.2时,理论环氧值与实测环氧值相差最小,这是因为过量的环氧基浓度增大,其与羧基反应的速率增加,降低了羧基与树脂侧链羟基反应的几率,n(CHOCH)∶n(COOH)比例继续增大,理论与实测环氧值差值变大.将环氧树脂与v-125固化剂按不同比例混合固化进行应力-应变拉伸试验发现:固化剂适当的过量可以提高聚合物的断裂强度与断裂伸长率,这是因为工业级二聚酸存在部分单聚酸,过量的固化剂与聚合体系中由单聚酸反应生成的单官能团环氧树脂进行了交联固化,体系中小分子物质含量降低,固化物交联密度增加,力学性能提升;而固化剂不足或过量较多,反而会导致体系中小分子含量增加,力学性能降低.二聚酸改性不同比例的618树脂与sm80进行应力-应变测试与耐冲击性实验:改性树脂中618比例为零时,树脂断裂伸长率为78.53%,断裂强度仅为1MPa左右,耐冲击性大于90cm,随着618比例的升高,改性环氧树脂的断裂强度提高,断裂伸长率降低,耐冲击强度降低.在SM80/618为1∶3的时候,改性环氧树脂树脂的断裂强度达到8.76MPa,断裂伸长率也高达36.57% (618树脂断裂伸长率为12.16%),耐冲击性降低为75cm;进一步提高618的比例,改性树脂的断裂伸长率和断裂强度和耐冲击性都有所降低,这是因为sm80对聚合体系有一定的增容效果,当其含量太低的时候,体系的相容性下降,618环氧树脂与二聚酸分布于不同的界面中,反应进行缓慢,体系中残留小分子增加,固化物交联密度降低.
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