新型双酚S衍生四官能度环氧树脂的制备及固化性能

四官能度环氧树脂因其交联密度高而具有良好的耐温性和优异的力学性能,其中AG-80是综合性能较佳的高性能复合材料基体树脂。但是,结构特点导致AG-80存在韧性差、黏度高、储存不稳定以及交联程度受限等问题,在一定程度上限制了AG-80的使用工艺和固化性能的发挥。为了解决这些问题,本文设计并采用两步法合成了一种新型的四官能度环氧树脂——双酚S四官能度缩水甘油醚(SEP)。通过红外、核磁、质谱等确定了SEP的结构,采用差示扫描量热仪、热机械分析仪、动态热机械分析仪、热重分析仪等分析了SEP的固化行为及固化物的性能。研究结果表明:(1)与AG-80相比,SEP环氧树脂在25℃下的黏度更低,为52.56 Pa·s,这表明SEP环氧树脂具有更好的加工流动性。采用甲基六氢苯酐为固化剂时,SEP的固化温度比AG-80环氧树脂低,且储存更加稳定。(2)对比研究了SEP和AG-80改性双酚A环氧树脂(E-51)的性能,当SEP的质量分数为30%(SEP-30)时,其拉伸强度达到85.77 MPa,冲击强度达到18.74 kJ/m^(2);而AG-80在相同固化温度下的拉伸强度为68.25 MPa,冲击强度为12.61 kJ/m^(2),表明SEP体系的拉伸强度和冲击强度均比AG-80体系的高。通过SEM断面形貌进一步确定,SEP共混体系具有比AG-80体系更好的力学性能。(3)所有SEP共混体系的Td5比AG-80体系的高。800℃下的SEP体系的残碳率最高达到16.9%,而AG-80体系在800℃下的残碳率最高达到9.9%,表明SEP具有比AG-80更好的热稳定性。(4)与AG-80环氧树脂相比,SEP环氧树脂表现出更好的力学性能和耐热性能,为同时实现增强、增韧提供了可能,并使其有望在航空航天等高温领域得到较大的应用。

可长期存放的新型四官能度环氧树脂

对二氨二苯基甲烷的氯代和甲基取代物进行了环氧化并对其进行了表征。研究了不同取代基对环氧化反应的影响。以3，3′-二氯-4，4′-二氨基二苯基甲烷（o-DCDDM）为固化剂（质量分数30％），采用DSC对比研究了2种新型四官能度环氧树脂和未取代的N，N，N′，N′，-四缩水基油基-4，4′-二氨基二苯基甲烷的固化性能，分别测试了纯环氧树脂固化物的力学性能，如弯曲性能、缺口冲击性能和热变形温度（HDT）等，固化研究结果表明，通过氯原子或甲基取代树脂分子中的α-氢原子，可以降低树脂的反应活性，从而延长树脂的贮存期。研究还表明，树脂的官能度对反应活性有关键性影响进而影响树脂体系的贮存期。对纯树脂固化物的力学性能的研究表明，通过采用常用的固化程序进行固化后，与未取代的树脂固化物相比，取代的树脂固化物冲击强度下降，这很显然与树脂分子链中出现较大侧基相关，但其冲击强度较TGOS30树脂高。对不同取代基纯树脂固化物弯曲强度的测试表明，与未取代树脂相比，取代后树脂弯曲强度没有变化。HDT测试结果也．表明未取代的树脂与新型取代树脂的HDT无显著差异。