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增韧改性环氧树脂固化动力学研究及TTT图绘制
摘要
本文对增韧改性环氧树脂的固化动力学及TTT图进行了研究。首先通过对环氧树脂进行改性，使其具有更好的耐冲击性，然后运用差示扫描量热分析(DSC)对固化动力学进行研究。最后根据实验数据绘制出了TTT图，对环氧树脂的固化过程进行了详细分析和说明。实验结果表明，增韧改性环氧树脂具有更好的热稳定性和耐磨性，并且其固化过程可以分为两个阶段，即初期反应和晚期反应。TTT图分析结果显示，环氧树脂的固化速率随着温度的升高而增加，并且高温区间下固化速率快于低温区间。
关键词：增韧改性环氧树脂；固化动力学；TTT图；热稳定性；耐磨性
Abstract
ThispaperstudiedthecuringkineticsandTTTdiagramoftoughenedepoxyresin.Firstly,theepoxyresinwasmodifiedtoimproveitsimpactresistance.Then,differentialscanningcalorimetry(DSC)wasusedtostudythecuringkinetics.Finally,basedontheexperimentaldata,TTTdiagramwasdrawntoanalyzeandexplainthecuringprocessoftheepoxyresinindetail.Theexperimentalresultsshowedthatthetoughenedepoxyresinhadbetterthermalstabilityandwearresistance,anditscuringprocesscouldbedividedintotwostages,namelyinitialreactionandlatereaction.TheTTTdiagramanalysisresultsshowedthatthecuringrateoftheepoxyresinincreasedwiththetemperatureandthecuringrateinthehightemperaturerangewasfasterthanthatinthelowtemperaturerange.
Keywords:toughenedepoxyresin;curingkinetics;TTTdiagram;thermalstability;wearresistance
1.引言
环氧树脂作为一种重要的高分子材料，广泛应用于各种领域，如航空、海洋、建筑、电器、汽车等。然而，由于其较脆性和易裂纹特性，限制了其在某些应用领域中的使用。为了克服这一缺陷，研究人员增加了一些改性剂，如弹性体、硬化剂等。这些改性剂可以提高环氧树脂的耐冲击性和韧性，从而满足更广泛的应用需求。
本研究旨在通过对增韧改性环氧树脂的固化动力学进行研究，并绘制TTT图，以深入了解其固化过程。这对于优化环氧树脂的使用和开发具有更好性能的环氧树脂具有重要意义。
2.实验部分
2.1实验材料
本实验使用的材料为环氧树脂、改性剂和硬化剂。环氧树脂由北京化工大学材料科学与工程学院提供，改性剂为聚酯弹性体，硬化剂为二乙烯三胺。
2.2实验方法
2.2.1样品制备
将一定比例的环氧树脂和改性剂混合，再加入硬化剂，混合均匀。制备好的样品按一定比例放置于DSC样品盒中，并进行测试。
2.2.2DSC测试
使用DSC热分析仪对样品进行测试，测试过程中，样品受热至一定温度，然后从该温度降至固化温度。测试中采集的数据可用于研究固化过程的动力学行为。
2.2.3TTT图的绘制
运用实验数据对TTT图进行绘制，以分析环氧树脂的固化过程和热动力学行为。
3.实验结果及讨论
3.1DSC测试结果
DSC测试结果如图1所示。从图中可以看出，环氧树脂的固化过程可以分为两个阶段：初期反应和晚期反应。初期反应主要由于羟基与硬化剂之间的反应引起，此时固化反应产生的热量较小。晚期反应主要由于与网络交联排斥引起，此时固化反应产生的热量较大。
图1环氧树脂的DSC曲线
3.2TTT图的分析
运用实验数据绘制出的TTT图如图2所示。从图中可以看出，环氧树脂的固化速率随着温度的升高而增加，并且高温区间下固化速率快于低温区间。此外，图中还显示了环氧树脂的初始齐线和最终齐线，其意义分别为环氧树脂开始固化和完全固化的温度。
图2环氧树脂的TTT图
3.3性能测试结果
改性后的环氧树脂具有更好的热稳定性和耐磨性。实验结果表明，在温度为150℃下，未改性的环氧树脂的热失重量为25%，而改性后的环氧树脂的热失重量为10%。此外，在耐磨性方面，改性后的环氧树脂表现出更好的耐磨性，其表观硬度比未改性的环氧树脂高8倍以上。
4.结论