邓晓琴

(长沙市化工研究所，湖南长沙410007)

摘要：以异佛尔酮二胺和l，6一己二胺为原料，加入适量自制的催化剂，在190℃反应2.5h，即制成新型环氧树 脂固化剂(简称YFJA)。将其按不同比例添加到传统固化剂二氨基二苯甲烷(简称DDM)和甲基四氢苯醉(简称 Me一THPA)中，通过对固化物的冲击强度、拉伸强度和力学损耗等性能的检测分析，发现当自制固化剂添加量为固 化剂总量的50%时，体系的力学性能达到最佳效果，冲击强度最高可提高346.5%，拉伸强度可提高73.0%。

关键词：环氧树脂;固化剂;增韧

中图分类号:TQ433.4+37 文献标识码:A 文章编号:1001一5922(2008)11一0026一04

1.前言

环氧树脂固化剂是环氧树脂应用范畴中极其重要的材料，是决定产品工艺技术和特性的关键组分。以长链脂肪胺柔性链段为主链，引人刚性基团，合成 一种新型固化剂，通过复配，对传统固化剂进行改性，来实现增强增韧的目的[1一7]。本研究主要考查了多元胺和改性多元胺类固化剂，首先制备了YFJA 固化剂，属改性多元胺类固化剂。将其分别添加到 二氨基二苯甲烷和甲基四氢苯配2种固化剂中，并比较固化物的综合性能。环氧树脂主要研究了E一51和E-44的综合性能。主要从冲击强度、拉伸强度和力学损耗等方面进行综合比较，从而阐述自制固化剂对环氧树脂基材料综合性能的影响。

2.实验部分

2.1主要原材料和试剂

E一51、E44环氧树脂，工业级，巴陵石化公司环氧树脂事业部;DDM或MDA(二氨基二苯甲烷)，化 学纯，相对分子质量198.3，上海;Me一THPA(甲基四 氢苯醉)，相对分子质量166.17，浙江嘉兴市东方化 工厂;HAD(1，6一己二胺)，相对分子质量116.21，熔 点41一42℃，沸点204一205℃，闪点81℃，折光率 (n背)1.4498，勃度(50℃)1.46mpa·s，辽宁辽阳石 油化纤公司化工四厂;IPDA(异佛尔酮二胺，化学名 称3一氨甲基三甲基环己胺)，相对分子质量170.3，凝固点10℃，沸点247℃，私度(20℃)18.2 mPa·s，广州市汇采化工新材料有限公司;YFJA，自制。

2.2测试仪器

简支梁冲击试验机，XJJ一5型，河北承德材料试 验机厂;万能试验机，RGT一5型，深圳市瑞格尔仪器 有限公司;动态力学谱仪器，DMTA一V型，美国流变 公司。

2.3测试方法及条件 冲击试验参考GB/T2567一1995进行，无缺口试样，测试温度23℃，跨度40mm;

拉伸试验参考GB/T1040一1992进行，测试 温度23℃，跨度:60mm，试验速度:10m而min;

动态力学分析三点弯曲模式，跨度34mm，试 样厚度2mm，宽度5mm，升温速率3℃/min，测试频 率1Hz，液氮为冷却介质。

2.4实验方法

2.4.1合成

称取一定量的异佛尔酮二胺和自制催化剂，加人到500mL的三颈瓶中，升温至roo℃，加人化学计量的1，6一己二胺，保温30min，待固体物完全熔解，再升温到190℃，保温，搅拌，反应2.5h。冷至 约100℃后，抽滤，即得自制环氧树脂固化剂YFJA， 此固化剂可常温固化，参考用量为每百份树脂30份，适用期为Zh。

2.4，2固化

称取一定量的环氧树脂，放人真空干燥箱，加热 到100℃，恒温2h后取出，冷却到室温，分别加入一定量的固化剂DDM、Me一TH以和YFJA，搅拌均匀，做好强度测试的搭接试样，再根据各种固化剂的固化条件提供相应的固化环境，待完全固化后进行性能测试。

2.4.3基本配比及固化条件(见表1)

3.结果与讨论

3.1 自制固化剂用里对体系力学性能的影响

冲击实验是用来度量材料在高速冲击状态下的韧性或对断裂的抵抗能力，是测定和研究高分子材料强度性能最常用的方法之一。增加韧性是环氧树脂改性的主要目的。添加固化剂YFJA对体系冲击强度和拉伸强度的影响如表2、图1、图2所示。由表2可知，添加一定量的YFJA冲击强度和拉伸强 度有所提高，但是加人量很大时，强度反而降低。这说明YFJA适宜添加到其他固化剂中，不宜单独作为固化剂使用。这是因为YFJA不能与环氧树脂分子充分反应，一旦量很大，在体系中只起了简单的稀释作用，而且还会从固化物中析出，因此YFJA只能作为改性固化剂适量添加到传统的固化剂中。

由表2、图l、图2可知，在E44/YFJ刀DDM体系中，随着YFJA的添加，冲击强度逐渐上升，添加 50%YFJA时，达最大值52.8kJ/m2，比未加时提高 了103.9%;拉伸强度从50.1MPa提高到83.3 MPa，提高了66.3%。但是，当YFJA量继续增加时， 强度反而下降。

同样，在E44/YFJ灯Me一THPA体系中，冲击强度从10.8kJ/m2增加到47.6kJ/m2，提高了340.7%，拉伸强度从51.9MPa增加至89.8MPa，提高了73.0%;YFJA再增加，强度反而下降。 E一1/YFJ灯DDM体系的实验结果和上述体系类似。

综上所述，固化剂YFJA，是一种很好的增强增韧改性固化剂，但不宜单独作固化剂使用，而且在固化剂中的最佳添加量为固化剂的50%。

3.2 自制固化剂用量对共混体系力学损耗的影响

图3为YFJA用量对体系力学损耗的影响。从图3可以看出，随着YFJA用量增大，体系1、2、3、4 的主转变力学损耗峰都向低温方向移动，并且只出现单峰，这说明共混体系组分之间相容性良好，各体系在固化的过程中均未发生相分离。这是因为 YFJA分子中的环氧基参加固化反应与双酚A环氧 树脂共同形成的交联网络，组分之间以化学键结合，增加了相容性并抑制了相分离。同时YFJA提供的链段运动活化能比较低，因此可以看到随着YFJA用量增大，上述4个体系的主转变力学损耗峰都向低温方向移动。还可以发现，YFJA加人会使损耗峰变 宽，峰高有所降低，这是YFJA在共混体系的交联网络中链段的分散性变宽、链段弛豫过程加长引起的。

4 结语

新型的固化促进剂YFJA，可以明显改善环氧树 脂基体的综合力学性能。当添加50%YFJA时，E- 44/YFJ灯DDM体系、E44/YFJ刀Me一THPA体系、E- 51/YFJ刀DDM体系、E一l/YFJ灯Me一THPA体系的 冲击强度分别提高了103.9%、340.7%、181.1%和 346.5%;拉伸强度分别提高了66.3%、73.0%、 49.5%和69.6%。随着YFJA用量增大，体系的主 转变力学损耗随之向低温移动，峰宽也有所加大，峰 高有所降低。

参考文献

【1】刘志中，王新灵，罗荫培，等.环氧树脂增韧改性研究进展 【J】.中国塑料，1998，12(6):12一18.

【2】胡兵.世界环氧树脂的现状及发展趋势【J】.国际化工信 息，2(X)2(l):11一145.

【3】陈卫星，刘志斌，杜玉军.环氧树脂的增韧改性【J】.西安 工业学院学报，20(刃，20(2):14一154.

【4】金林生.综述环氧树脂的增韧途径【J】.高分子材料， 1996，3(l):31一38.

【5】石胜伟，曹有名.环氧树脂增韧改性新方法【J】.现代化 工，1999，19(6):14一18.

【6】BroerDJ，LubJ，MolGN.Macromoleeules，1993，26:1226.

【7】AtsushiShiota，ChristopherKobert.Analysisofsmeetie

struetureformationinll咖de可st翻nethermosets【J】.pol- ymer，1997，38(23):5857一5867.

【8】刘东晖，刘培礼，黄微波.支化聚醚环氧树脂固化剂一端 氛基聚氧化丙烯醚【J】.热固性树脂，2001，16(2):30- 33.

【9】梁平辉.脂肪族缩水甘油醚的合成与应用【J】.辽宁化 工，1995(3):15一21.