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环氧树脂与固化剂固化反应

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-6-29 17:10:09
本文介绍环氧树脂与固化剂固化反应

环氧树脂与固化剂固化反应的红外分析按m(环氧树脂E-51)∶m(自制固化剂)=100∶35混合均匀后,分析体系固化前后的红外光谱。

将的各特征温度Ti、Tp及Tf分别对β作图,并进行线性回归,。将3条曲线外推至β=0时的3点温度取作固化工艺的特征温度,分别定义为凝胶温度Tgel(64℃);固化温度Tcure(77℃);后处理温度Ttreat(115℃)。这种预测工艺参数的方法对确定体系最佳固化工艺具有一定的指导作用。

固化体系在常温下固化3d后,测得的固化度。从工艺参数预测得到的Tgel为64℃,在实际固化过程中的含义应该是反应发生的温度,即当温度>64℃固化反应才能发生。质量比为100∶35时,固化体系在常温下固化3d后,固化度已达到了95.4%。

这是由于该体系属于环氧树脂/改性胺固化剂体系,在常温下固化反应是放热反应,结果产生热量聚集,使体系局部的温度上升,从而引起更多基团的反应,放出更多的能量使反应得以继续进行。质量比为100∶35时。

固化温度设定为65℃时,随着固化时间的延长,固化度缓慢增加,当固化时间为4h时,固化度达到了96.5%;升温到80℃,再分别固化2h和4h后,固化度均为96.6%。与常温固化相比,固化度只增加了1.2%,表明该固化剂在常温下具有较高的反应活性,能达到很高的固化度。

当固化接近完全后,由于分子链的运动阻力增大,链段做同样的移动需要更长的时间,因此固化度的增量较小。固化度达到了96.6%,可认为基本完全固化,考虑到经济因素,不需要工艺参数预测中的115℃进行后处理。

自制的固化剂可以采用室温固化,有必要的话可以在固化反应工艺中采取加热固化,这样可以消除体系残余的内应力,提高固化物的力学性能和耐热性,因此实验室采用的固化工艺为常温/24h+80℃/2h。



二乙基甲苯二胺DETDA是一种位阻型芳香族二胺,乙基和甲基的位阻作用使得其活性比甲苯二胺(TDA)低得多。它与聚氨酯预聚体的反应速度比DMTDA快数倍,比MOCA快约30倍。主要用于RIM聚氨酯体系以及喷涂聚氨酯(脲)弹性体涂料体系,具有反应速度快,脱模时间短、初始强度高、制品耐水解、耐热等优点。另外该品还可用作弹性体,用作反应注塑成型聚氨酯的扩链剂,聚氨酯涂料、环氧树脂、醇酸树脂固化剂。润滑剂及农药、染料中间体,塑料、橡胶、油类抗氧剂,以及化学合成中间体。


采用不同的固化剂用量制作树脂浇铸体,常温/24h+80℃/2h固化后,自然冷却并测试其性能。

浇铸体的力学性能与固化剂的用量有一定的关系。随着固化剂用量的增加,弯曲强度、拉伸强度、压缩强度均先升高后降低,这主要是因为随着固化剂用量的增加,有足够的活泼氢与环氧基反应,固化反应比较充分完全,能很好地形成三维立体结构,从而使得力学性能表现越来越好。

但当固化剂的用量达到理论量的时候,再增加其用量,反而使得力学性能下降,这是因为活泼氢过量,没有足够的环氧基与之反应,使得过量的固化剂残留在固化体系中,体系的交联密度不足,从而使得力学性能下降,而断裂伸长率得到提高,可能是过量的固化剂在体系中起到增韧的作用。

质量比为100∶30时Tg为268.4℃,100∶35时Tg达到最高为280.3℃,而100∶40时Tg为274.2℃且该热失重曲线始终不断下降,表明不断有小分子释放出来,这是固化剂过量的缘故。故理想的质量比为100∶35,这与理论当量配比相吻合。

固化时间对浇铸体性能的影响。按m(环氧树脂E-51)∶m(自制固化剂)=100∶35混合均匀后,探讨室温下固化时间对浇铸体力学性能的影响。

随着固化时间的延长,拉伸强度和延伸率逐渐降低。当固化时间为3d时,由固化度可知固化体系还没有完全固化,未参与固化的部分起到增韧剂的作用,因此拉伸强度和延伸率较大。随着时间的推移,交联密度不断提高,应力也随之变大,从而导致拉伸强度和延伸率下降。当固化时间达到7d时,趋于稳定,再延长固化时间,性能已无明显变化。其力学强度与模量均已达到最大,但在此条件下延伸率仍然有2%左右,表明该体系具有较好的柔韧性。环氧树脂与固化剂固化反应就介绍到这里。

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