固化剂对环氧沥青固化反应动力学的影响研究.PDF

第 ３８ 卷第 ２ 期 ２０１６ 年 ３ 月 湖北大学学报（自然科学版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｕｂｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ） Ｖｏｌ． ３８　 Ｎｏ． ２　 Ｍａｒ． ， ２０１６　 收稿日期： ２０１５ １１ ０２ 基金项目： 湖北省教育厅青年人才基金（Ｑ２０１５０５）、武汉市科技局项目（２０１４０１０１０１０１００１５；２０１５０１０２０２０１００９６）资助 作者简介： 周威（１９８１⁃），男，实验师，Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｚｈｏｕｗｅｉ＠ ｈｕｂｕ． ｅｄｕ． ｃｎ 文章编号：１０００ ２３７５（２０１６）０２ ００９７ ０６ 固化剂对环氧沥青固化反应动力学的影响研究 周威１，２，文俊３，蔡芳昌１，２，蒋涛１，２ （１．功能材料绿色制备与应用教育部重点实验室（湖北大学），湖北 武汉 ４３００６２；２．湖北大学材料科学与工程学院， 湖北 武汉 ４３００６２；３．湖北交投致远新材科技有限公司，湖北 鄂州 ４３６０４１） 摘要：采用示差扫描量热法（ＤＳＣ）研究利用癸二酸、甲基四氢苯（ＭｅＴＨＰＡ）和桐油酸酐（ＴＯＡ）用为固化剂时所制备 的环氧沥青的固化过程，得到固化反应的表观活化能 Ｅａ、频率因子 Ａ和反应级数 ｎ等动力学参数，并计算出该环氧沥青 材料的起始固化温度、固化温度和后固化温度等固化参数．研究发现：试样Ⅰ（只采用癸二酸作为固化剂）、Ⅱ（采用癸二 酸和甲基四氢苯复配作为固化剂）、Ⅲ（采用癸二酸、甲基四氢苯和桐油酸酐复配作为固化剂）的反应活化能 Ｅａ 分别为 ８１． ２９ ｋＪ ／ ｍｏｌ、６７． ６１ ｋＪ ／ ｍｏｌ和 ７０． ４１ ｋＪ ／ ｍｏｌ，频率因子 Ａ分别为 ３２． ８７ × １０４、１． ３０ × １０４和 ３． ５７ × １０４，反应级数 ｎ分别为 ０． ９１、１． ００ 和 ０． ８９；３ 种试样的开始固化温度 Ｔ０分别为 ３９２． ０９ Ｋ、３８２． ４６ Ｋ和 ３９９． ８３ Ｋ，恒温固化温度 Ｔｐ分别为 ４５８． ６０ Ｋ、４５５． ３６ Ｋ和 ４４１． ５５ Ｋ，固化完成温度 Ｔｉ分别为 ５２４． ３８ Ｋ、５２０． ６０ Ｋ和 ５１９． ２６ Ｋ，综合对比而言，试样Ⅲ更适合实际的 工程应用． 关键词：环氧沥青；固化剂；固化动力学；ＤＳＣ 中图分类号：Ｕ４４３． ３３　 　 文献标志码：Ａ　 　 ＤＯＩ：１０．３９６９ ／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００⁃２３７５．２０１６．０２．００２ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｃｕｒｉｎｇ ａｇｅｎｔｓ ｏｎ ｔｈｅ ｃｕｒｉｎｇ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｋｉｎｅｔｉｃｓ ｏｆ ｅｐｏｘｙ⁃ａｓｐｈａｌｔ ＺＨＯＵ Ｗｅｉ１，２， ＷＥＮ Ｊｕｎ３， ＣＡＩ Ｆａｎｇｃｈａｎｇ１，２， ＪＩＡＮＧ Ｔａｏ１，２ （１． Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｇｒｅｅｎ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ， Ｗｕｈａｎ ４３００６２， Ｃｈｉｎａ；２． Ｆａｃｕｌｔｙ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ ４３００６２，Ｃｈｉｎａ；３． Ｈｕｂｅｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ Ｚｈｉｙｕａｎ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ． ，Ｌｔｄ，Ｅｚｈｏｕ ４３６０４１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｐｒｅｄｉｃｔ ｔｈｅ ｃｕｒｉｎｇ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｌｙ，ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ （ＤＳＣ） ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ ｔｈｅ ｃｕｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｅｐｏｘｙ⁃ａｓｐｈａｌｔｓ ｗｈｉｃｈ ｗｅｒｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｓｅｂａｃｉｃ ａｃｉｄ， ｍｅｔｈｙｌ⁃ ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｐｈｔｈａｌｉｃ ａｎｈｙｄｒｉｄｅ （ ＭｅＴＨＰＡ） ａｎｄ ｔｕｎｇ ｏｉｌ ａｎｈｙｄｒｉｄｅ （ ＴＯＡ） ａｓ ｃｕｒｉｎｇ ａｇｅｎｔｓ． Ｔｈｅ ａｐｐａｒｅｎｔ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｅｎｅｒｇｙ Ｅａ， ｔｈｅ ｐｒｅ⁃ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ ｆａｃｔｏｒ Ａ ， ｔｈｅ ｃｕｒｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｏｒｄｅｒ ｎ ， ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒ ｇｅｌｌｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ （Ｔ０），ｃｕｒｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ（Ｔｐ）ａｎｄ ｔｒｅａｔｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ（Ｔｉ）ｗｅｒｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｂｙ Ｋｉｓｓｉｎｇｅｒ， Ｃｒａｎｅ ｅｑｕａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｅｘｔｒａｐｏｌ