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。