环氧树脂潜伏性体系固化反应动力学研究



卷第













环 氧 树 脂潜伏性 体 系 固 化 反 应 动 力 学 研 究
易长海 ①
荆 州师 范 学 院 化 学 系 尹业高

李建 宗

程时 远
武汉
,

湖北荆 州



湖 北 大 学 化 工 与 材料学 院

本 文 用 差 式 扫 描 量热 仪 分 别利用


环 氧 树 脂 潜 伏性 固 化 体 系 的 固 化 反 应 进 行 分 析 并
,



方 法 求 得 了 体 系 固 化 反 应 的表 观 活 化 能 利 用
,

等理论求 出


了 体 系 固 化 反 应 的反 应 级 数 及 不 同 反 应 温 度 下 的 反 应 速 率 常 数



写 出 了 固 化 反 应 的动 力 学 方 程
,

结果表明



环 氧 树 脂 潜 伏性 固 化体 系 的 表 观 活 化 能 约 为



其反应

方程式 为 关键 词





,‘





环 氧树脂

表观活 化能

动力学






扫 描分析

采用美 国
扫 描仪 测试


环 氧 树脂是 涂 料 用 的 配 合材 料


电气 绝 缘 材 料



土建

公 司生产 的

,

样品

胶 粘 剂 及 复 合 材 料 等 的重 要


量均 为

左右


,

介 质 均 为流 动

材料之 一

,

但 它 必 须 加 入 固 化剂 才 能 交 联 为
固化 剂
,

结果 与 讨 论
环 氧树 脂 固 化 体 系的 表 观 活
方法测定

网络 高 分 子 化 合 物 而 具 有 应 用 价 值

的种类很 多

潜 伏性 固 化 剂 由于 其 独 特 的 优


化能
利 用


越 性 而 在 实 际 应 用 中倍 受 青 睐
我 们合成 的 一 种新 型 的





扫 描 仪 对 体 系
,




胺络合物 类 的

,

环 氧 树 脂 体 系在 不 同 升 温

潜伏性 固化剂 分析

,

作 者 曾 在 前 文 〔 抑 〕中 对 其 应 本文 将 用 差 热

速 率 下 进 行 扫 描 其结 果 见表
看 出体 系 均 有 两 个 放 热 峰 是 第二 峰
, ,

由表

可以

用 性 能 及 潜 伏 性 能 作 过 阐述 固 化 动 力 学 行 为 进行 研 究


但起 主导作 用的

的 方 法 对 其 与 环 氧 树脂 配 合 物 的

所 以 选 择 第 二 峰 的峰 顶 温 度 作 为 报 导 峰顶 温度 和 升 温
〔〕

研 究参 数 据



实验 部 分
主 要 原材料

速 率 有 如 下 关 系式


,

熟〕

一 △

环 氧 树脂


环 氧值



·

式 中夕 等 速 升 温 速 率 一

岳 阳 石 油 化 工 总厂 环 氧树脂 厂

一峰顶 温 度
一理 想 气 体 常 数
△ 一表观 活化能
,
·

本 实 验 室 自制


一 飞

·

一 ‘

仅 器 及 实验 方 法 配 合 体 系 的 制 备 将 各组 分 按 配 比精

以一


,

荞 对



作 图 可得 一直
,

算搅 匀 成 糊 状
备用


,

减 压抽 至无气 泡

,



贮存

线见 图


由图

可 知 其直 线 斜率 为





第一 作 者 简 介



,



,

讲师

,

博士

,

主 要 从 事高 分 子 材 料 研 究工 作

,

1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.

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因此其表观活化能为















△ 一
体 系不 同 升







丫。



温 速率 的 升温 速 率 第一 峰


扫描结果

第二 峰


了奋 又



夕与
,

的关 系 图


方 程认 为 当 △
注 起 始温 度
‘、



,

峰顶 温 度



终止 温度



中的直 线斜率 即 为 一 △
·

,

由图 因此 △



求 得 直 线 斜率 其值 为
,
,



,

代入 由
可求得



方程式



求出的活化能 △

体 系 的 固化反 应 级 数
叫臂

由所 求 出 的 反 应 级 数 可 以 写 出 体 系 的 固

化反应方程如下
一 一

·

式 中的
军 图


为 反 应 速 率 常数


,

为反 应 物







的浓 度

卿 吞 与


的关 系 曲线

曲线反 映 的是 固化 反 应 吸 热 或放

环 氧 树 脂 固化 体 系的 固化 动
,

热 的速 率

对温度

的关 系

,

采用
,

力 学的 研 究

技术对 固 化 反 应 进 行 动 力 学 研 究 时
假定
,


,

热 固性 材 料 固 化 反 应 是 放 热 反 应
固化 反 应 正 比于 反 应 热

定 固 化 反 应 放 出 的热 量 正 比 于 反 应 程 度 为前

则 可用差式扫描 量



,



的放 热 峰 面 积 相 当于 总 反 应 热
,

热法

来 研 究 热 固 性 环 氧 树 脂 的 固化 动


所 以 在 任何 温 度 和 时 间 下 当 于 反 应 了 的物 质
,

峰 左 边 的面 积 相
级 反 应 来说

,


力学

对于

,



根据
的反 应 级 数 仁习


,

经 验方 程 可 以 求 出 固化 反 应 方程为


速 率常数


可 由下 式 求 出
相 当于 固化反应 放 热峰总面 积 时刻放热峰 左 边 的面 积
,



式中

相当于 固 化进 行到 式中
月 升温速率 一



通 过 计 算 可 得 到 一 系 列 温 度 下 的体 系 固 化 反 应 速 率 常数

固化 体 系
,

一峰顶温 度 一 固化 反 应级 数
△ 一表观活化能

其结 果 见 表
固化 温度




体 系 在 不 同 温 度下 的 固 化 反 应 速 率常 数 速率常数
比 几 上 〕 乙 乃



。”

一 理 想 气体 常 数
由体 系
主导作用 此 图
, ,

乃 乙 几 山 月 勺匕 了

扫 描 结 果 知 第 二 放 热 峰起

,








第 二 峰 为 固 化 反 应 的决 定 峰
的数 据 可 作 出
,

,


注 扫 描 时 升温 速 率 为
,


由表

月与 见图


的关 系

,

其关 系 图 为 一 直线

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卷第












月 旨





环 氧 树 脂 固 化 体 系的 表 观 活
方 法汉 定

化 能 为 △ 能 基 本相 近


这 与 前 文

化能 式〔〕

一 △

方 法 求得 的体 系 的 固化反 应 活 化 关系 结

反应速率与温度存在


论 体 系 固化反 应 的表观 活 化能可 由
方 法 测 得 该方 法 测 得 的 活 化 能 为
,


或 式中

一一



一反 应速率常数 一 理 想 气 体 常数 一反 应温度
△ 一反 应表观 活 化能




环 氧 树 脂 潜 伏性 固


化体 系 的 固 化 反 应 为
应 方程 可写 为


级反 应 其 固化反
,



一。



·

一频率 因素
由上 式 以

利用
作图
,

方法 可 以 求 出 不 同反 应 温 度




见图



下 的反 应 速 率 常 数

利用 观 活化 能 与利 用 基 本相 近


方法测得 的体系的表
方 法 测 得 的结果


, ,

参 考 文 献
李 建 宗 程 时 远 易长 海 化体 系 的研 究
,

环氧 树 脂



潜 伏性 固

粘接
,

,



易长海 程 日 远 李建宗 士 固化行为的研究
· ·

环氧椰 都



潜伏 性固化体系
,

币 荆办田 范学院勃 良 自然版
,







的 关 系 曲线
吴和 融

,

,

由图

的直 线 斜 率 求 得 体 系 固 化 反 应 活

高 分子 物 理 学

华 东 化工 学 院 出 版 社

,



,

刀学



,


,

,

,

,



,

,



,



,



·





,

,





·

,




,





,

,

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