CTBN/OMMT改性环氧树脂的形态及固化动力学研究

摘要

环氧(EP)复合材料的性能与其固化物的结构密切相关，为了获得性能优异的复合材料，需详细研究环氧树脂复合材料的固化过程。单组份改性EP固化动力学的研究较为透彻，而双组份改性EP尤其是纳米改性复合体系动力学的研究尚不充分。本文主要研究EP/端羧基液体丁腈橡胶(CTBN)/有机改性蒙脱土(OMMT)体系的形态与固化动力学过程，为获得优异性能的EP复合材料提供实验和理论依据。
　　 本文研究涉及两个体系：一是CTBN改性E-51环氧树脂，采用预聚法制备了不同CTBN含量的固化体系，分析固化物结构与性能；二是CTBN与OMMT协同改性EP，采用溶液法制备CTBN/OMMT、预插层物，再对EP进行固化。论文内容分为两部分，第一部分是CTBN和CTBN/OMMT改性EP的形态结构研究，第二部分是复合体系固化动力学的分析。
　　 采用溶液法制备CTBN/OMMT纳米复合材料，通过IR、XRD及TEM等测试方法研究了反应温度、原料配比等对OMMT插层和剥离的影响，发现CTBN可插入OMMT层间，使OMMT层间距扩大甚至剥离。表征了EP/CTBN、EP/OMMT及EP/CTBN/OMMT体系的结构和性能，发现CTBN在EP中形成分散相；OMMT会影响CTBN相尺寸，并提高复合材料的耐热性。
　　 采用非等温DSC法研究改性EP的固化动力学，采用Malek最概然机理函数法计算固化反应动力学因子。结果表明，所研究的固化反应均属自催化机理，CTBN与OMMT不改变固化机理。采用等转化率法计算不同转化率下的活化能值，为分析固化过程提供了依据。