耐高温环氧胶粘剂及其固化动力学研究

摘要

作为结构材料高性能树脂基复合材料广泛地应用于航空航天工业，随着航空航天工业的发展，要求其器件质量更轻，可靠性更好，尺寸稳定性更好。基体树脂的耐热性、韧性、耐湿热性、强度、耐化学介质性等是决定复合材料性能的关键。环氧树脂是一种性能优良的合成树脂，具有优良的粘接性、高介电性、较高的耐热性和力学性能，是其它合成树脂所无法相比的，其在复合材料工业中有着不可替代的作用。现今对环氧基体树脂材料的耐热性提出了更为苛刻的要求，开发高耐热型环氧基体树脂具有十分重要的实用价值。TGDDM环氧树脂具有良好的耐热性以及出色的粘接性，但其也有韧性差、性脆的缺点。近几十年来，TGDDM的改性树脂作为碳纤维增强复合材料的基体材料广泛用于航空航天领域并具有良好的发展前景。
　　耐高温环氧树脂胶粘剂，高温力学性能越大，耐热性越好，但是脆性也越大，脆性大会使强度降低。本课题采用TGDDM环氧树脂作为基体树脂，先制备具有高韧性的多官能环氧基体树脂——DDRS环氧树脂以提高TGDDM环氧树脂的韧性，并对DDRS环氧树脂进行了性能研究。再通过加添固化剂、稀释剂等制备耐高温的环氧胶粘剂。通过对其进行固化动力学研究，以及不同固化工艺对比，优化固化工艺。最后，将制备所得的TGDDM环氧树脂胶粘剂，进行了包括力学、吸水率、粘度、表观活化能、表面能等性能进行测试。并对不同厂家的生产的TGDDM环氧树脂在相同条件下制备所得的环氧胶粘剂进行了性能对比。
　　制备出来的TGDDM环氧树脂胶粘剂，200℃的拉伸剪切强度为15.6-18.6MPa,耐热性能良好。其活化能在42-46kJ/mol之间，介电损耗均在0.06左右，具有良好的绝缘性;表面能为40-45mJ/m2，吸水率均为0.4％以下，具有良好的疏水性。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 环氧基体树脂

1．2．1 基体树脂概述

1．2．2 环氧基体树脂

1．2．3 环氧基体树脂的分类

1．2．4 环氧基体树脂的物理和化学性能

1．2．5 环氧基体树脂的应用

1．2．6 环氧基体树脂的国内外市场现状

1．2．7 耐高温环氧基体树脂

1．3 环氧树脂胶粘剂

1．3．1 环氧树脂胶粘剂概述

1．3．2 环氧树脂胶粘剂的应用

1．3．3 耐高温环氧树脂胶粘剂

1．4 TGDDM环氧树脂

1．4．1 TGDDM环氧树脂概述

1．4．2 TGDDM环氧树脂的应用

1．4．3 TGDDM环氧树脂的固化动力学研究

1．4．4 TGDDM环氧树脂的发展概况

1．5 课题研究意义及内容

1．5．1 课题研究意义

1．5．2 课题研究内容

第二章 多官能环氧基体树脂的制备

2．1 引言

2．2 本章主要研究内容

2．3 实验原料及仪器

2．3．1 实验原料

2．3．2 实验仪器

2．4 多官能环氧基体树脂的性能表征

2．4．1 多官能环氧基体树脂的制备工艺

2．4．2 多官能环氧基体树脂的性能表征

2．5 结果与讨论

2．5．1 原料的选择

2．5．2 DDRS多官能环氧基体树脂的粘度与放置期

2．5．3 CTBN的添加对多官能环氧基体树脂的影响

2．6 本章小结

第三章 环氧树脂胶粘剂的固化动力学研究

3．1 引言

3．2 本章主要研究内容

3．3 实验原料及仪器

3．3．1 实验原料

3．3．2 实验仪器

3．3 动力学参数的计算方法

3．4 环氧树脂胶粘剂的固化动力学研究

3．4．1 TGDDM环氧树脂胶粘剂的制备

3．4．2 TGDDM环氧树脂胶粘剂的固化动力学表征

3．5 TGDDM环氧树脂胶粘剂的固化行为

3．5．1 TGDDM环氧树脂胶粘剂固化特征温度的确定

3．5．2 TGDDM环氧树脂胶粘剂固化的表观活化能

3．5．3 TGDDM环氧树脂胶粘剂固化反应的反应级数

3．5．4 TGDDM环氧树脂胶粘剂固化反应频率因子和速率常数的确定

3．5．5 TGDDM环氧树脂胶粘剂固化温度的确定

3．6 不同固化工艺的TGDDM环氧树脂胶粘剂性能对比

3．6．1 力学性能对比

3．6．2 电学性能对比

3．6．3 接触角与表面性能对比

3．6．4 吸水性能对比

3．7 本章小结

第四章 TGDDM环氧树脂胶粘剂的研制与性能研究

4．1 引言

4．2 本章主要研究内容

4．3 TGDDM环氧基体树脂的制备

4．3．1 实验原料

4．3．2 实验设备

4．3．3 TGDDM环氧树脂胶粘剂的制备工艺

4．4 TGDDM环氧胶粘剂的性能表征

4．4．1 粘度—温度研究

4．4．2 凝胶化时间研究

4．4．3 拉伸剪切强度研究

4．4．4 电学性能研究

4．4．5 接触角研究

4．4．6 吸水性能测试

4．5 结果与讨论

4．5．1 稀释剂对胶粘剂粘度的影响

4．5．2 对比不同TGDDM制备胶粘剂的性能对比

4．6 本章小结

第五章 结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和发明专利

致谢