环氧化物固化反应动力学研究开题报告

全文总字数：2143字

1. 研究目的与意义

随着日益严重的能源短缺和人们对环保意识的增强，开发新型环保高分子材料已经成为国内外材料领域的发展趋势。环氧化物在所有的应用中几乎都包含了固化反应过程，了解并用切实可行的方法监控固化过程，有助于更好地研究环氧化物体系的性能及固化条件对固化行为的影响，可以在固化条件、环氧化物及固化剂的化学结构与固化产物的性能之间建立定量关系，以减少优化固化工艺所需的实验量，对获得一定设计要求的结构材料以及固化反应过程机理和工艺参数的探讨是非常重要的。

环氧树脂由于其优异的性能,被大量应用于电气、半导体电子、特种涂料和航空航天等高科技领域。以脂环族环氧树脂与环氧植物油混合使用，发现其固化速度和硬度提高幅度更大，以及性能更优。

2. 国内外研究现状分析

代晓青等^[1] 研究了一种树脂膜熔渗(rfi) 用环氧树脂的等温固化动力学,得到了n 级固化模型、自催化模型及复合模型方程中的各个参数,结果表明,该体系的固化反应具有自催化和扩散控制的特征,低温下受扩散控制的影响更大。

王焱等^[2]使用等温dsc 法对聚酰胺2胺树枝状大分子(pamam) 与双酚2a 型环氧树脂的固化反应过程进行了研究,通过kamal 方程计算出了反应的动力学参数和活化能。对比实验曲线与模型拟合曲线发现,反应温度越低扩散控制阶段出现得越早。

杨超等^[3]使用等温dsc 法研究了酸酐固化环氧树脂/蒙脱土复合材料的固化过程, 考察了未处理的蒙脱土(mmt) 和有机蒙脱土(ommt) 对环氧树脂固化动力学的影响。用kamal 方程对该体系的固化过程进行拟合, 发现mmt 的加入使环氧树脂体系的反应速率常数减小, 而ommt 的加入对体系反应速率常数的影响较为复杂,加入蒙脱土对环氧树脂固化体系活化能的影响较小。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：采用差示扫描量热法(DSC)研究N,N-二甲基苯胺用量对环氧大豆油 （ESO）以及环氧大豆油（ESO）与双酚A型环氧树脂（DGEBA）共混体系的固化过程，采用Kissinger方程对固化动力学模型参数中固化反应活化能、反应级数和指前因子进行了计算，并用Ozawa法对固化反应活化能进行了验证。

研究计划：选择环氧大豆油和常见双酚A型环氧树脂，在100，120℃时，不同固化剂催化下分别进行固化2h。对所得样品进行FTIR，DSC测试，并进行性能分析得到最佳组合方式。

4. 研究创新点

植物油是一类重要的可再生资源，由于其固有的可生物降解性，低成本，实用性和社会有利优势，植物油广泛运用于新型材料。而其中环氧植物油具有更强的活性，因为它的含氧三元环结构具有较大的张力，能与含有活泼氢原子的氨基、羟基、酸酐和含不饱和键的基团聚合，也可以通过催化时环氧键之间开环接枝而制备出性质各异的聚合物。

环氧树脂广泛用于涂料、复合材料、粘合剂等领域。伴随着环氧树脂及其复合材料的飞速发展，对环氧树脂的性能要求也越来越高，环氧树脂的固化效果对制品性能有着决定性的影响，在环氧树脂固化过程中，树脂分子在固化剂或促进剂的作用下分子链增长、支化和交联，分子量不断增大，最终形成三维网络结构。因此可以将环氧植物油改性环氧树脂性能提高其性能要求，环氧植物油可以与各种环氧树脂固化剂交联固化，但是其固化速度较普通环氧树脂慢，硬度低。以至于之后以脂环族环氧树脂与环氧植物油混合使用，发现其固化速度和硬度提高幅度更大，性能更优。