超支化聚酰胺酯增韧环氧树脂性能研究.pdf

地坪网 超支化聚酰胺酯增韧环氧树脂的性能研究 胡慧慧，张瑜，闫波，刘峻，阎惠至 （东华大学材料科学与工程学院，纤维材料改性国家重点实验室，上海201620） 摘要：以四氢甲基苯酐（MeTHPA）为固化剂， 超支化聚酰胺酯（HBP）为增韧剂，制备 了HBP/MeTHPA/环氧树脂（EP）固化体系。采用红外光谱（FT-IR）对 HBP/MeTHPA/EP 复 合体系的固化机理进行了研究，并讨论了不同含量的 HBP 对固化体系热力学性能的影 响。实验结果表明，HBP 的加入会促进体系的固化反应；当 w（HBP）=10％时力学性能最 佳，冲击强度和拉伸强度分别增加了142.71％和34.44％，而玻璃化转变温度（Tg）有所下 降，储能模量在玻璃态 时均明显提高。 关键词：超支化聚酰胺酯；环氧树脂；增韧；四氢甲基苯酐；固化剂 中图分类号：TQ433.437文献标识码：Ａ文章编号：１００４－２８４９（２００９）03－ 0005-04 0前言 环氧树脂（EP）具有优良的粘接性能、工艺性能、物理机械性能、电绝缘性能和较好的化 学稳定性，并且其应用形式多种多样，既可用作涂料、金属材料和建筑材料的胶粘剂，又可 用作电子电器封装材料等，因而在机械、电子和化工等领域中得到广泛应用[1-2]。但是，由 于EP 固化物具有脆性、耐冲击性能差且容易开裂等缺点，故其应用范围受到限制。 超支化聚合物具有黏度低、官能度高、溶解性良好且无链缠结等特点，为EP 的增韧改性提 供了一个新的有效方法[3-4]。超支化聚合物对EP的增韧效 果很好，但是会使EP 在模量、 强度等方面的性能有所降低。因此，如何在提高EP 韧性的同时进一步增强EP的强度，是 目前研究的热点之一。 酸酐固化剂与EP 混溶可以降低体系的黏度，不仅有利于EP 的加工成型，而且其固化产物 耐热性能优良、色泽较浅[5]。本实验以双酚A 型液态EP 作为 基体树脂、四氢甲基苯酐 （MeTHPA）为固化剂和具有苯环结构的超支化聚酰胺酯（HBP）为增韧剂，制备了 HBP/MeTHPA/EP 固化体系，研究了 HBP 含量对固化体系力学性能和热学性能的影响，并 对该体系固化前后的结构变化和固化机理进行了探讨。 1·实验部分 1.1实验原料 双酚A型液态环氧树脂（环氧值0.41～0.47），工业级，上海树脂有限公司；四氢甲基苯酐 （MeTHPA），分析纯，上海树脂有限公司；2-甲 基咪唑，化学纯，上海树脂有限公司；超 支化聚酰胺酯HybranePS2550（HBP），化学纯[分子式为 C12H24O2x（C8H10O3·C6H15NO2） x，黏均相对分子质量为2550]，荷兰DSMHybraneB.V.公司。 地坪企业黄页 http://123. 地坪网 1.2固化体系的制备 将HBP 按比例加入到EP 中，升温至80℃，搅拌均匀；然后加入一定量的固化剂和促进剂， 搅拌均匀后进行脱泡处理；最后将其倒入已预热的模具中，升温固化，自然冷却即可。 1.3实验仪器 NEXUS-670型傅里叶红外光谱分析仪，美国Nicolet；XJJUD-50Q 型多功能组合冲击试验机， 承德市考思科学检测有限公司；WDW3020型微控电子万能试验机，长春科新试验仪器有限 公司；Q800型DMA 仪，美国TA公司。 1.4性能测试 红外光谱（FT-IR），采用傅里叶红外光谱分析仪进行表征（KBr 法和涂膜法制样）；冲击性 能，采用冲击试验机进行测定（无缺口冲击实验的摆锤能 量为5.5J）；拉伸性能，采用电子 万能试验机进行测定（拉伸速率为5mm/min）；动态力学分析（DMA），采用DMA 仪进行 测定（升温速率为3℃/min，测试温度为0～180℃）。 2·结果与讨论 由于HBP 在过高温度条件下固化，容易导致样条发黄，故应选择中温体系固化剂。本实验 选用的MeTHPA 酸酐固化剂，可明显降低体系的黏度，从而改善了复合体系的加工性能。 2.1固化反应机理 HBP/MeTHPA 体系固化反应前后的FT-IR谱图如图1所示。由图1可知，固化前样品在1844、 1772cm-1处存在着酸酐的特征吸收峰，固化后这些特征吸收峰都消失，而在1731cm-1处酯 键的吸收峰强度增加，说明酸酐与HBP 的羟基反应形成了羧酸。 HBP/MeTHPA体系固化反应前后的FT-IR谱图 地坪企业黄页 http://123. 地坪网 图2