24

2016

-

11

環(huán)氧膠粘劑低溫固化劑的合成及固化動(dòng)力學(xué)研究

管蓉,夏蘭君,張欒,熊曉,孔志祥,張探(湖北大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院,武漢,430062)  為了滿(mǎn)足冬天或低氣溫施工的需要,自行合成了環(huán)氧膠粘劑低溫固化劑,并研宄了環(huán)氧膠粘劑的低溫固化動(dòng)力學(xué)。以二乙烯三胺和與硫脲等為原料,通過(guò)縮聚反應,合成了環(huán)氧膠粘劑的低溫固化劑,13C-NMR和FTIR測試證明成功合成了低溫固化劑,LC-MS(液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用)確定了所合成低溫固化劑的分子量及聚合度(如圖1所示)?!?


管蓉,夏蘭君,張欒,熊曉,孔志祥,張探

(湖北大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院,武漢,430062)

  為了滿(mǎn)足冬天或低氣溫施工的需要,自行合成了環(huán)氧膠粘劑低溫固化劑,并研宄了環(huán)氧膠粘劑的低溫固化動(dòng)力學(xué)。以二乙烯三胺和與硫脲等為原料,通過(guò)縮聚反應,合成了環(huán)氧膠粘劑的低溫固化劑,13C-NMR和FTIR測試證明成功合成了低溫固化劑,LC-MS (液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用)確定了所合成低溫固化劑的分子量及聚合度(如圖1所示)。

  將所合成的低溫固化劑與環(huán)氧樹(shù)脂E-44以不同的比例配膠固化,通過(guò)DSC和接觸角測試確定了較好的配比,并以該配比為基準研究了環(huán)氧膠粘劑的低溫固化動(dòng)力學(xué)。用DSC進(jìn)行固化動(dòng)力學(xué)的研宄設定為:升溫速率依次為5,10,12.5, 15及20°C/min (在液氮氛圍下從-50°C升溫到250°C)的動(dòng)態(tài)固化動(dòng)力學(xué)研究,以及等溫固化動(dòng)力學(xué)研究,即升到設定溫度后,恒溫足夠長(cháng)的時(shí)候直至曲線(xiàn)趨于平坦,等溫的溫度分別為10, 15, 25,35, 45,60,80°C/min。

  環(huán)氧膠粘劑的動(dòng)態(tài)固化動(dòng)力學(xué)處理用到了動(dòng)力學(xué)模型,等轉化率法,改進(jìn)的等轉化率法和補償參數法等,從動(dòng)力學(xué)基本方程(1)開(kāi)始[1](式中a為固化度,可通過(guò)^^°>°1算得其值,AHt為反應時(shí)間t時(shí)刻的反應熱,AHtotal為總的反應熱。),經(jīng)過(guò)多次方程的推導和假設,最后得到關(guān)于自催化模型的固化速率方程(2)(式中da/dt為固化速率,Cf為校正因子,111和11為反應級數),以及固化度與溫度T的關(guān)系(3)(式中Af為動(dòng)力學(xué)參數)。

  環(huán)氧膠粘劑的等溫固化動(dòng)力學(xué)所用基本方程為(4) [2](式中kl和k2為固化速率常數):

  經(jīng)過(guò)假設和推導,得到擴散因子g(a)的計算式(5)(式中ke為總反應的速率常數,kc為化學(xué)動(dòng)力學(xué)的速率常數,c為經(jīng)驗常數,ac為擴散開(kāi)始的臨界固化度):

  實(shí)驗結果表明,對于高溫熱固性樹(shù)脂體系已存在的動(dòng)態(tài)和等溫固化唯像自催化模型方程同樣也適用于低溫冷固化環(huán)氧樹(shù)脂體系的擬合,但是需考慮與升溫速率相關(guān)的指前因子的修訂和擴散控制的存在,低溫等溫固化考慮擴散修正后的數據擬合效果更接近于原始實(shí)驗數據,同樣與升溫速率相關(guān)的指前因子經(jīng)修正后,其擬合的效果也更接近于原始實(shí)驗數據。

  文章來(lái)自:中國膠粘劑網(wǎng)

關(guān)鍵字: