耐高溫環氧樹脂的合成與性能研究.pdf

1、環氧樹脂不僅具有優良的粘結性能、機械性能以及耐腐蝕性能，還具有較低的固化收縮率和介電損耗，可廣泛應用在涂料、膠粘劑、復合材料以及澆注成型等各個領域，但也存在韌性差、質脆等缺點。N，N，N'，N'-四縮水甘油基-4，4'-二氨基二苯醚(TGDDE)是一種四官能度的環氧樹脂，分子結構中含有苯基，具有較高環氧官能度，因此它的固化產物交聯密度比較高，具有上述一系列優點。同時，該樹脂分子結構中含有醚鍵，分子柔韌性較好，彌補了質脆這一缺點。TGDD

2、E環氧樹脂也可作為碳纖維增強復合材料的基體材料廣泛用于航空航天領域，具有良好的發展前景。
　　本課題以芳香族多胺和環氧氯丙烷為原料，合成了四官能度環氧樹脂—TGDDE，并對其性能進行研究探索，主要有以下三部分:
　　一、TGDDE環氧樹脂的合成及工藝優化。
　　二、TGDDE型環氧膠粘劑的研制與性能研究。
　　三、TGDDE型環氧膠粘劑與TGDDM型環氧膠粘劑的性能對比和研究。
　　本實驗在以CAT-18和

3、CAT-78作為助劑的基礎上，用4，4'-二氨基二苯醚和環氧氯丙烷作為合成原料，分別進行開環和閉環反應，經過萃取、水洗、減壓脫揮等后處理步驟，制得了性能優異的TGDDE環氧樹脂，并對產品的環氧值、揮發分、粘度等性能進行了測試。本課題研究了原料配比、反應時間、反應溫度、滴加堿液時間對實驗產生的影響，確定了最佳合成工藝。合成的N，N，N'，N'-四縮水甘油基-4，4'-二氨基二苯醚(TGDDE)環氧值為0.79～0.82，產率為88.0％-

4、92.0％，揮發分＜1％，存儲60天的環氧樹脂粘度增長了2.0-2.8P。
　　以增韌劑端羧基丁腈橡膠對TGDDE環氧樹脂進行增韌改性，并與固化劑2-乙基-4-甲基咪唑、硅烷偶聯劑KH550和KH560混合，制得TGDDE環氧膠粘劑。按照固化工藝固化之后對剪切拉伸強度、凝膠化時間、電學性能以及接觸角進行測試，計算環氧膠的表觀活化能、表面能和相對介電常數。用DSC對樹脂體系的固化行為進行動力學分析，得到環氧膠的反應活化能、反應級數、

5、確定了固化溫度。測試得到TGDDE環氧樹脂膠粘劑拉伸剪切強度達25.8MPa，活化能為46.8-47.8kJ/mol，相對介電常數為4.1-4.5，表面能為40.0-50.0mJ/m2，表明該樹脂具有較好絕緣性能和疏水性能。利用DSC對樹脂體系進行動力學分析，得到的活化能Ea為48.5kJ/mol，與通過凝膠化時間測得的活化能相差不大。確定了固化反應的反應級數為0.875，固化反應工藝為“室溫→80℃/1h→110℃/1h→125℃/1

6、h→室溫”。通過以上測試表明，由TGDDE制備的環氧膠性能優良，具有使用價值。
　　對TGDDE和TGDDM兩種環氧樹脂進行配膠，經不同固化工藝進行加熱固化，進行性能對比。得到TGDDE型環氧膠和TGDDM型環氧膠的活化能分別35.9kJ/mol和37.6kJ/mol;TGDDE型環氧膠和TGDDM型環氧膠的相對介電常數分別為4.09-4.20，4.28-4.55，表面自由能均為30.0-50.0mJ/m2，吸水率分別為0.88％

7、和0.96％，常溫拉伸剪切強度分別為31.74MPa和25.81MPa，測試表明兩種膠粘劑均具有良好的性能，且TGDDE環氧膠性能更為優異。TGDDE型環氧膠在80℃條件下的拉伸剪切強度達23.158MPa，180℃時為11.652MPa;TGDDM型環氧膠在80℃條件下的拉伸剪切強度達20.135MPa，180℃時為9.812MPa，說明兩種膠粘劑具有良好的耐高溫性能，且TGDDE型環氧膠的耐高溫性能優于TGDDM，從而也說明兩種環氧