環(huán)氧樹脂固化動力學畢業(yè)論文-全文預覽
【正文】 n 階固化動力學模型。將經線性擬合后所得直線方程分別外推至β＝0，得 Ti0= ℃，Tp0= ℃，Tf0= ℃，這三個溫度的物理意義為固化過程中的凝膠化溫度、固化溫度和后處理溫度。通過比較 Kissinger 法(E= kJmol1)和Ozawa 法計算結果(E= kJ mol1)，可以看到這兩種方法得到得計算結果相近，這也說明我們對 EP/DDS 固化過程中得n階反應模型的假設是成立的。因此可以用來檢驗用其它方法求出的活化能值。如果以此作為完全固化的放熱量。 不同升溫速率下EP/DDS的DSC曲線表 不同升溫速率下環(huán)氧樹脂/磺酰胺的特征溫度升溫速率βi（℃*min1）Ti/℃Tp/℃Tf/℃ΔH/（J*g1）51015對不同 DSC 曲線按固化度對溫度作圖，隨著升溫速率增大，固化反應的起始溫度、峰溫、終點溫度都升高，反應程度達到最大值的時間明顯縮短，反應速度明顯加快。由固化反應曲線可得不同升溫速率下的反應起始溫度(Ti)、反應峰頂溫度(Tp)和反應終止溫度(Tf)。min1。第二章 試驗部分 原材料雙酚 A 型環(huán)氧樹脂(EP，E128)，由廣州市東風化工廠生產；磺酰胺，由中國醫(yī)藥集團上海試劑公司提供。對環(huán)氧樹脂進行固化動力學分析,有助于更好地研究環(huán)氧樹脂體系的性質,固化條件及固化模具的尺寸對固化行為的影響,可以在固化條件、環(huán)氧樹脂及固化劑的化學結構與固化產物的性能之間建立定量關系,以減少優(yōu)化固化工藝所需的實驗量。 其后發(fā)現DGEBP 與42硝基21 , 22苯二胺( 42NPDA) 固化過程中也存在2 個DSC 放熱峰,并從活化能的數值判斷:第一個峰對應環(huán)氧樹脂的分解和聚合,第二個峰對應液晶態(tài)的形成。并對該體系的等溫固化數據進行了預測,預測數據與DSC 實驗數據基本吻合。非模型擬合法則可以避免模型及模型參數選擇不當造成的誤差,并且由于等溫和非等溫條件下擬合得到的動力學參數基本一致,可由非等溫數據預測等溫固化行為,近年來發(fā)展十分迅速。結果表明該反應符合Malek 的自催化反應模型,所確立的模型在5～25K/ min 的升溫速率下能較好地描述該體系的固化反應過程。相對于唯象模型,機理模型需要更多的動力學參數。 環(huán)氧樹脂固化動力學研究進展 模型擬合法模型擬合法首先假設固化過程符合某一動力學模型,通過擬合模型的動力學參數,建立固化速率、固化度與時間、溫度之間的關系。分子的振動和轉動的能量不是連續(xù)而是量子化的。每種分子都有由其組成和結構決定的獨有的紅外吸收光譜，據此可以對分子進行結構分析和鑒定。該法使用溫度范圍寬（175~725℃）、分辨率高、試樣用量少。它是在程序控制溫度下，測量輸入到試樣和參比物的功率差與溫度的關系。 咪唑類固化劑的反應機理 咪唑類固化劑分子結構中存在著1位仲胺氮原子和3位叔胺氮原子,它對環(huán)氧樹脂進行固化反應時,一般認為是咪唑環(huán)上3位氮原子首先使環(huán)氧樹脂中的環(huán)氧基開環(huán),當1位氮原子上存在氫原子時,發(fā)生氫質子轉移,然后1位氮原子再與環(huán)氧樹脂反應,形成1:2加成產物。因此，添加促進劑對液態(tài)環(huán)氧樹脂非常有效，120～150℃即能完成固化反應。促進劑(一般采用叔胺)對酸酐的進攻引發(fā)反應開始，其主要反應有：(1)促進劑進攻酸酐，生成羧酸鹽陰離子；(2)羧酸鹽陰離子和環(huán)氧基反應，生成氧陰離子；(3)氧陰離子與別的酸酐進行反應，再次生成羧酸鹽陰離子。這個反應過程反復進行，生成體型聚合物。芳香胺與脂環(huán)胺的固化機理與一級胺相似（伯胺、仲胺和叔胺）?、?與環(huán)氧基反應生成二級胺② 與另一環(huán)氧基反應生成三級胺?、?生成的羥基與環(huán)氧樹脂反應 固化促進機理在固化體系中加入含給質子基團的化合物如苯酚，就會促進胺類固化，這可能是一個雙分子反應機理，即給質子體羥基上的固發(fā)氫首先與環(huán)氧基上的氧形成氫鍵，是環(huán)氧基進一步極化，有利于胺類的N對環(huán)氧基的親核進攻，同時完成氫原子的加成。當加入一定量固化劑后,就逐漸固化,形成性能各異的化學物質，因此，必須加入固化劑，組成配方樹脂，并且在一定條件下進行固化反應，生成立體網狀結構的產物，才會顯現出各種優(yōu)良的性能，成為具有真正使用價值的環(huán)氧材料。未來510年，中國環(huán)氧樹脂行業(yè)將會進一步規(guī)范化，生產成本過高、環(huán)保不合格、產品檔次低的企業(yè)將被淘汰。存在的主要問題是生產裝置規(guī)模不夠經濟、產品專用性較低、產品質量穩(wěn)定性差。 ，2005年達到26萬噸，9年間年均增長超過20%，增長速度非常迅速。 環(huán)氧樹脂行業(yè)隨著中國國民經濟快速、穩(wěn)健發(fā)展，環(huán)氧樹脂行業(yè)也得到了長足進步，從20世紀末的起步到今天的騰飛，中國環(huán)氧樹脂業(yè)只用了5年多時間，期間生產量由2000年的6萬噸增加到2005年的30萬噸以上；消費量由2000年的18萬噸增加到2005年的65萬噸，年均增長率達30%。環(huán)氧樹脂的分子結構是以分子鏈中含有活潑的環(huán)氧基團為其特征，環(huán)氧基團可以位于分子鏈的末端、中間或成環(huán)狀結構。關鍵詞：環(huán)氧樹脂；DSC；非等溫固化Abstract Using nonisothermal DSC dynamic heating process of epoxy resin in the curing kinetics were studied，Kissinger equation using the model parameters in the curing kinetics of curing reaction activation energy, reaction order and preexponential factor were calculated，and Ozawa method using the activation energy of curing reaction was verified，the results show that, EP / DDS curing curing reaction consistent with norder kinetic model, with different heating rates characteristic temperature o
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