袁濤

摘 要：以雙酚改性環(huán)氧樹脂E51（EP），達(dá)到改性增韌的目的。進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)，對(duì)比了用單一環(huán)氧樹脂、混合樹脂與自制混合胺，在相同和不同環(huán)氧當(dāng)量下所得固化物的粘結(jié)強(qiáng)度、韌性和硬度。實(shí)驗(yàn)表明，混合樹脂固化產(chǎn)物硬度96.6HSD，拉伸強(qiáng)度16.053MP，斷裂拉力5114.97N，變形量5.63mm，韌性增加16%。

關(guān)鍵詞：環(huán)氧樹脂；增韌；韌性；硬度；粘結(jié)強(qiáng)度

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.05.160

0 引言

E51型環(huán)氧樹脂粘度低，環(huán)氧值高，固化效果，不足之處在于脆性大，韌性低；E20和E12型環(huán)氧樹脂粘結(jié)度高，韌性好的優(yōu)點(diǎn)，不足之處在于硬度低。把三種環(huán)氧樹脂按比例混合，新得到的混合樹脂既有E51樹脂活性高，固化效果好及高硬度的特點(diǎn)，又有E20和E12中長分子鏈韌性好的優(yōu)點(diǎn)，與自制混胺固化后，提高固化物性能，克服了使用單一環(huán)氧樹脂固化后綜合性能差的弊端。

1 實(shí)驗(yàn)部分

（1）主要試劑。環(huán)氧樹脂E12、E20、E51，聚醚胺、聚醚二胺、固化劑促進(jìn)劑，江蘇三木化工；二甲苯，上海泰正化工有限公司；正丁醇，揚(yáng)州市華香化工有限公司。

（2）主要儀器。環(huán)氧樹脂高速分散機(jī)，上海機(jī)電設(shè)備有限公司；電子秤，上海信衡電子有限公司，深圳盛美儀器有限公司； UTM4000系列微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)；熱重差熱分析儀EXSTAR6300，精工盈司電子科技（上海）有限公司。

（3）實(shí)驗(yàn)測(cè)試。1）配制溶劑：在二甲苯中加入正丁醇，攪拌均勻。2）配制樹脂：按比例在溶劑中加入環(huán)氧樹脂E12、E20，高速攪拌二十分鐘，待樹脂溶解后加入環(huán)氧樹脂E51，高速攪拌混合均勻，按三種環(huán)氧樹脂的不同比例制作4種混合液，編號(hào)為樹脂A、B、C、D。配制三種單一環(huán)氧樹脂的溶液。3）樣品測(cè)試：以環(huán)氧當(dāng)量：胺當(dāng)量=1：0.6、1：0.7、1：0.8、1：0.9分別將樹脂與固化劑混合，在室溫下實(shí)干后，涂抹于馬口鐵片上進(jìn)行彎折觀察，粘結(jié)20mm圓柱用拉力試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測(cè)試，用邵氏硬度計(jì)進(jìn)行硬度測(cè)量，用差熱分析儀進(jìn)行差熱分析。

2 結(jié)果與討論

（1）彎折觀察 。彎折角度小于等于90°的有E51、E12和樹脂中的B、D。斷裂時(shí)角度最小的是E12，為60°；D涂片斷裂角度最小，為70°；E51斷裂角度為85°。混合樹脂擁有良好的抗斷裂性能，一方面，三種樹脂長中短鏈都有，比例恰當(dāng)時(shí)，攪拌混合過程中保證了長鏈的完整性，長中短的交互摻雜，使應(yīng)力分散更為均勻；另一方面，混胺中的柔性鏈段鏈接到環(huán)氧樹脂的網(wǎng)絡(luò)中，在固化過程中產(chǎn)生微相分離，從而形成緊密、疏松的兩種相網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，打破了原交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的均勻性，此種網(wǎng)絡(luò)有利于應(yīng)力分散，使得固化產(chǎn)物內(nèi)部產(chǎn)生塑性變形，從而增加韌性[1]。

（2） 拉力測(cè)試 。對(duì)20mm圓柱樣品進(jìn)行拉力試驗(yàn)，環(huán)氧樹脂E51的拉伸強(qiáng)度為16.176MP，斷裂拉力為5196.13N，變形量為5.24mm；改性樹脂D的拉伸強(qiáng)度為16.053MP，斷裂拉力為5114.97N，變形量為5.63mm。試驗(yàn)結(jié)果表明，最佳當(dāng)量比值為1：0.8。由此可以看出，環(huán)氧樹脂的分子量、反應(yīng)活性、交聯(lián)密度和體系各組分間的相容性，固化劑的添加量是影響力學(xué)性能的主要因素[2]。

（3）硬度測(cè)量 。對(duì)固化的各環(huán)氧樹脂進(jìn)行硬度測(cè)試，通過實(shí)驗(yàn)可知，當(dāng)量比值為1：0.8時(shí)，樹脂D和E51的邵氏硬度值為96.2和95。隨著固化劑用量增加，硬度下降，但總體上對(duì)比，固化劑用量對(duì)固化產(chǎn)物影響很小，環(huán)氧樹脂的配比影響較大。

（4）差熱分析 。對(duì)固化樹脂進(jìn)行差熱分析，升溫速率20℃/min，有所得結(jié)果如下：

溫度的上升，曲線出現(xiàn)兩峰，室溫固化反應(yīng)不完全，固化過程分為兩個(gè)階段，固化溫度為85℃和132℃，固化劑用量對(duì)固化溫度影響較小。

溫度的上升，樹脂E12和E20的第一峰不明顯，室溫兩者固化反應(yīng)較為完全，第二峰出現(xiàn)在139℃、141℃處。E51的雙峰明顯，出現(xiàn)在93℃和138℃處，室溫固化反應(yīng)不完全。環(huán)氧當(dāng)量決定第一階段的固化溫度，當(dāng)量值越小，固化溫度越低，固化程度越大；否者相反；而對(duì)于第二階段的固化溫度影響較小。

出現(xiàn)雙峰，是因固化劑中伯胺基與環(huán)氧基的加成反應(yīng)速度大于仲胺與環(huán)氧基的加成反應(yīng)速度[2]，使得93℃左右出現(xiàn)第一個(gè)放熱峰，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，體系的黏度增加，導(dǎo)致分子鏈段運(yùn)動(dòng)困難，只有再升高溫度，環(huán)氧基方可與反應(yīng)活性相對(duì)較低的仲胺基和脲基上的活潑氫繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)，在138℃附近出現(xiàn)第二個(gè)放熱峰，這可歸結(jié)為仲胺基、脲基與環(huán)氧基的次級(jí)加成反應(yīng)[3-4]。

3 結(jié)論

（1）確定了改性樹脂比例，確定了固化劑添加量。樹脂D綜合了三種環(huán)氧樹脂的優(yōu)良性能，擁有良好的韌性、硬度和粘結(jié)強(qiáng)度。（2）改性環(huán)氧樹脂體系彎折斷裂角度增加（15%～17%），拉伸變形量增加（0.3～0.5mm），拉伸強(qiáng)度有所下降（0.05～0.16MP），拉伸強(qiáng)度保持在16MP以上。（3）改性后的E51硬度更高。（4）樹脂D固化物在室溫下固化不完全，反應(yīng)分兩個(gè)階段，固化溫度為87℃和136℃，該體系的固化反應(yīng)在溫度85～140℃進(jìn)行較為合適。

參考文獻(xiàn)：

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