动态热机械分析法对环氧树脂固化程度的研究

第10卷第3期中国胶粘剂·33 Vol. 10 Ng 3CHINA ADHESIES·34 动态热机械分析法对环氧树脂固化程度的研究 赵 军.E白 萍 (上海合成树脂研究所，上海200235) 摘要：以动态热机械分析仪研究环氧树脂的固化程度，发现样品固化不完全，在分析过程中的加热效应使其固化完全。 关键词：动态热机械分析；固化程度；玻璃化转变温度 中图分类号：O631.21 文献标识码：A 文章编号：1004-2849(2001)03-0033-02 环氧树脂作为复合材料的基体有着广泛的应用。本文所研究的环氧树脂用作室内天花板装潢材料的粘合剂，在室温条件下固化。环氧的固化程度对产品的各种应用性能有着很大的影响，所以了解其固化程度有着极为重大的意义。 本文以动态热机械分析法(DMA)对环氧树脂的固化程度进行了研究。DMA 是在程控温度下测量物质在振动负荷下的动态模量和力学损耗与温度的关系，力学损耗峰对应的温度可看作是玻璃化转变温度(Tg)，从Tg 的相对高低可判断出环氧树脂交联密度的大小。通常用示差扫描量热仪(DSC)测热塑性材料的 Tg是非常敏感的，而测热固性材料的Tg却不灵敏。DMA 是测试热固性材料玻璃化转变的有效工具。 仪器与实验条件 动态热机械分析仪 PE7e 氮气气氛采用三点弯曲系统 升温速度：10℃/min动态力5X10°Pa 静态力6X10°Pa频率1HZ 2 结果与讨论 在固定的频率(1HZ)下测定环氧树脂的动态模量及损耗随温度的变化曲线(图1)。其中损耗峰对应的温度可看作是玻璃化转变温度 Tg。在玻璃化转变以前，动态模量为1.18 ×10Pa，Tg之后，动态模量为2.7×10Pa，降低了约2个数量级。 将以上样品冷却到10℃，再做第二次扫描，所得结果见图2. 图1 DMA temp/time scan 二w 图2 DMA temp/ time scan 第二次扫描时，损耗峰的位置移向高温方向，并且变宽，即Tg变高，而且出现两个峰，分别为101℃与106℃。这说明原始样品的固化反应不完全，还存在着“活性”部分，在第一次扫描过程中，升温促使固化反应的进一步完全，使交联密度变大，分子链段的活动受到约束的程度增大，使得Tg升高。至于106℃处的第二个损耗峰，是否是因为交联密度不均 ( * 收稿日期：2000-11-16 ) ( 作者简介：赵军(1969-)，女，工程师。1995年毕业于复旦大学高分子系，硕士研究生。主要从事分析工作。 ) 匀造成的，不能确定，原因有待于进一步研究。 以静态法(TMA)测样品的线膨胀系数，见图3。发现在第一次扫描中，曲线中出现一个向上的峰，峰顶温度为74℃，正是样品在第一次DMA 扫描中的玻璃化转变温度。说明在该温度以前，样品呈玻璃态，““活性"部分被冻结，而升温至74℃，即 Tg时， 图3 TMA scan in penetration a： the first scan b：the second scan 分子链的运动能力增大，“活性”部分解冻，从而使固化反应进一步完全。因为固化反应放热，所以在该温度区域里，样品因固化放热，使得膨胀系数增大，从而出现一个向上的峰。第二次扫描曲线中，该峰没有出现，这是因为第一次扫描过程中固化反应已完全。 所以，DMA 可用来研究热固性材料的固化程度。 ( 参考文献 ) ( [1] 何曼君，董西侠，陈维孝.高分子物理[M].上海：复旦 大学出版社，1990. ) ( 21 复旦大学化学系高分子教研组，高分子实验技术[M].上海：复旦大学出版社，1983. ) Study on curing degree of epoxy resin with dynamic thermo-mechanical analysis ZHAO Jun. BAI Ping (Shanghai Research Institute of Synthetic Resins， Shanghai 200233， China) Abstract ：Studies were made on the curing degree of epoxy resin with dynamic thermomechanical analysis. resultsshowed that the curing reaction had not been completed. Heating during the analysis was made to complete the curing reaction. Keywords： dynamic thermomechanical analysis； curing degree； glass transition temperature ◎China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.http：//www.cnki.net