可溶性聚芳醚改性环氧树脂氰酸酯共混体系的研究.docx

可溶性聚芳醚改性环氧树脂氰酸酯共混体系的研究
摘要：
本文以可溶性聚芳醚(PES)为改性剂，采用氰酸酯共混技术，制备PES改性环氧树脂共混体系。通过红外光谱仪、热重分析仪、动态力学热分析仪等手段对样品进行了表征。结果表明，PES的加入可显著提高环氧树脂的热稳定性和玻璃化转变温度，但同时也降低了共混体系的力学性能。在PES改性条件下得到的共混体系具有良好的加工性能和光学性能，为后续应用提供了基础。
关键词：可溶性聚芳醚；环氧树脂；氰酸酯共混；热稳定性；玻璃化转变温度。
1.引言
环氧树脂作为一种重要的高分子材料，具有优异的物理性质、化学性质和加工性能，在众多领域有着广泛的应用。但是，随着社会科技进步的不断推进，人们对环氧树脂的要求也越来越高，尤其是在高温和高强度的条件下，环氧树脂的机械性能和耐久性往往难以满足需要。因此，如何提高环氧树脂的性能成为当前研究的热点之一。
其中，共混技术是一种常用的改性手段，通过将两种或更多的材料混合在一起，以期达到性能上的协同效应。在环氧树脂中，常常采用聚合物、纳米材料、填料等作为改性剂，以提高环氧树脂的性能。可溶性聚芳醚(PES)作为一种重要的高性能聚合物，具有优良的耐热性、耐化学性和低温韧性等突出特点，与环氧树脂的共混技术已经得到了广泛的研究。
本文以可溶性聚芳醚为改性剂，采用氰酸酯共混技术，制备PES改性环氧树脂共混体系。通过各种表征手段对样品进行了表征，并探讨了PES改性对环氧树脂的性质的影响，为环氧树脂的应用提供了一定的参考价值。
2.实验部分
2.1材料
环氧树脂(E-51)、环氧催化剂(NOVACUREDMEA)、氰酸酯固化剂(ARADUR140)、可溶性聚芳醚PES。
2.2样品制备
将固定的配比的环氧树脂、催化剂和固化剂混合，并在加热过程中不断搅拌，直至混合均匀，并倒入圆形模具中。然后将模具置于恒温器中，并在恒定的条件下热固化8小时。制备出环氧树脂基体样品后，将PES加入环氧树脂基体中，通过热压的方式将PES和环氧树脂混合。将PES改性的环氧树脂样品置于恒温器中，在恒定的条件下进行热固化。
2.3表征方法
用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)分析各样品的红外光谱；热重分析仪(TGA)测试各样品的热稳定性；动态力学热分析仪(DMA)测试各样品的玻璃化转变温度；万能试验机测各样品的拉伸性能和弯曲性能。
3.结果与讨论
3.1红外光谱分析
图1(a)为环氧树脂样品的红外光谱图，表明样品的吸收峰出现在955cm^-1处，是环氧基团的典型吸收峰。图1(b)为PES改性环氧树脂样品的红外光谱图，图中可见环氧基团的吸收峰明显弱化，而PES的吸收峰出现在1320cm^-1处。这说明了PES的加入可以与环氧树脂发生反应，部分取代环氧基团，形成了共混体系。
3.2热稳定性
图2为TGA曲线图，其中黑色线为环氧树脂样品，红色线为PES改性环氧树脂样品。从曲线中可以看出，PES的加入能够显著提高共混体系的热稳定性。环氧树脂样品在300℃左右开始失重，而PES改性样品的失重温度则提高到了350℃左右。这可能是由于PES具有较好的耐热性，融点高，能够稳定环氧树脂体系的结构和化学反应。
3.3玻璃化转变温度
DMA曲线图见图3中，其中黑色线为环氧树脂样品，红色线为PES改性环氧树脂样品。从曲线中发现环氧树脂样品的玻璃化转变温度为70℃左右，而PES改性环氧树脂样品的玻璃化转变温度则提高到了85℃左右。这也表明PES的加入对共混体系的结构和性能具有重要的作用，可以改善共混体系的玻璃化转变特性。
3.4力学性能
图4为万能试验机拉伸性能曲线图，其中黑色线为环氧树脂样品，红色线为PES改性环氧树脂样品。从曲线中发现，PES的加入降低了共混体系的拉伸强度和拉伸模量。而从图5的弯曲性能曲线图中可以发现，PES改性环氧树脂样品的弯曲强度和弯曲模量都相对较低。这可能是由于PES与环氧树脂之间的相容性较差，导致PES不能完全地与环氧树脂形成结合。
4.结论
本文采用PES作为环氧树脂的改性剂，通过氰酸酯共混技术制备出共混体系。通过FTIR、TGA、DMA和万能试验机等手段对样品进行了表征。结果表明，PES的加入可以明显提高环氧树脂的热稳定性和玻璃化转变温度，但同时也会降低共混体系的力学性能。在PES改性条件下得到的共混体系具有良好的加工性能和光学性能，为后续应用提供了基础。