環(huán)氧樹脂固化動力學畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-15 23:05 本頁面
【文章內容簡介】 而產生的，分子振動是指分子中各原子在平衡位置附近作相對運動，多原子分子可組成多種振動圖形。當分子中各原子以同一頻率、同一相位在平衡位置附近作簡諧振動時，這種振動方式稱簡正振動（例如伸縮振動和變角振動）。分子振動的能量與紅外射線的光量子能量正好對應，因此當分子的振動狀態(tài)改變時，就可以發(fā)射紅外光譜，也可以因紅外輻射激發(fā)分子而振動而產生紅外吸收光譜。分子的振動和轉動的能量不是連續(xù)而是量子化的。但由于在分子的振動躍遷過程中也常常伴隨轉動躍遷，使振動光譜呈帶狀。所以分子的紅外光譜屬帶狀光譜。分子越大，紅外譜帶也越多。 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。動力學模型可分為兩大類:唯象模型、機理模型。唯象模型回避了固化過程中化學反應的類型和細節(jié),其表達形式為比較簡單的速率方程,而機理模型的基礎是固化過程所包含化學反應的平衡。雖然機理模型能夠更好地預測和解釋固化過程,但是由于固化反應的復雜性,機理模型的推導十分困難。相對于唯象模型,機理模型需要更多的動力學參數。因此,研究者通常采用唯象模型考察固化反應動力學使用非等溫DSC 法,對4 ,4′2 四縮水甘油基二氨基二苯基甲烷( TGDDM) 和3 , 3′2 二氨基二苯基砜(DDS) 體系的固化反應動力學進行研究,分別通過n 級反應法和Malek 的最大概然機理函數法確定了固化反應機理函數,求解了固化反應動力學參數,得到了固化反應動力學模型。結果表明該反應更加符合Malek 的自催化反應模型,所確立的模型在5～20K/ min 的升溫速率下能較好地描述TGDDM/ DDS 體系的固化反應過程。使用非等溫DSC 法,對一種高韌性低收縮環(huán)氧體系的固化反應動力學進行了研究,通過Malek 的判據方程確定了固化反應機理函數,求解了固化反應動力學參數,得到了固化反應動力學模型。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。 使用等溫DSC 法研究了酸酐固化環(huán)氧樹脂/蒙脫土復合材料的固化過程, 考察了未處理的蒙脫土(MMT) 和有機蒙脫土(OMMT) 對環(huán)氧樹脂固化動力學的影響。用Kamal 方程對該體系的固化過程進行擬合, 發(fā)現MMT 的加入使環(huán)氧樹脂體系的反應速率常數減小, 而OMMT 的加入對體系反應速率常數的影響較為復雜,加入蒙脫土對環(huán)氧樹脂固化體系活化能的影響較小使用自催化模型分別對3234 中溫固化環(huán)氧樹脂體系的等溫和非等溫固化行為進行了研究,并通過樣品的殘余反應熱驗證了固化反應動力學方程的正確性。 非模擬擬合法 采用模型擬合法對環(huán)氧樹脂固化特性進行模擬和預測,需要進行機理假設并選取模型參數,所以在處理復雜反應時具有一定的局限性。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。非模型法的基本假設是固化度相同時,固化速率僅與溫度有關,其核心問題是將差分或積分信號轉化為固化度。使用非線性NLV 法對一種高韌性低收縮環(huán)氧體系的等溫固化行為進行了研究,結果表明,等溫條件下該體系經歷了3 個截然不同的階段。非等溫條件下,由于溫度變化的影響,各階段活化能的變化是多種因素共同作用的結果。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。NLV 法在150～180 ℃的固化溫度下能較好地描述該體系的等溫固化反應過程。使用改進后的NLV 法深入研究雙酚P縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂(DGEBP) 與胺類固化劑反應的固化動力學；。首先研究了DGEBP 與2232硝基21 ,22苯二胺的固化動力學,發(fā)現該體系存在2 個DSC 放熱峰,并且其對應的活化能不等。 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。接著研究了DGEBP 與322 ,42硝基苯胺反應的固化動力學,仍然發(fā)現該體系有2 個DSC 放熱峰,第一個峰對應固化反應過程,其活化能大于一般環(huán)氧/ 胺體系固化反應活化能,這是由于2NO2 的靜電排斥效應保護2N H2不受到質子攻擊。 課題背景及意義 21世紀，是高分子材料蓬勃發(fā)展的年代，而環(huán)氧樹脂的發(fā)展及應用更是成為了高分子材料領域的領航者。環(huán)氧樹脂由于其優(yōu)異的性能,被大量應用于電氣、半導體電子、特種涂料和航空航天等高科技領域。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。固化行為的研究方法主要分為2 類: (1) 測量固化反應中消耗官能團和生成官能團的濃度,主要采用化學分析方法,如紅外光譜( IR) 、紫外光譜(UV) 、差示掃描量熱儀(DSC) 等[ 1 3 ] 。(2) 測量固化產物的網絡構成對物理力學性能的影響。熱分析是研究物理化學過程動力學的有力手段,DSC 是極少數可以觀測完整固化過程的測試方法之一,目前文獻報道多使用等溫和非等溫DSC法。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。試驗前先準備三份環(huán)氧樹脂于燒杯中，緩慢加入固化劑 磺酰胺(環(huán)氧樹脂于固化劑的比例為100：25)，充分攪拌約15分鐘，使其溶解，室溫靜置三天待其固化完全。 試驗儀器及條件采用德國 Netzsch 公司的 DSC204 型調制式差示掃描量熱儀研究EP/DDS的固化行為。試驗條件為：溫度范圍30～350 ℃，升溫速率分別為 10 及 15 ℃min1。對 DSC 測得放熱溫度曲線進行積分，基線的選取采用直線法。 采用紅外光譜儀對試樣進行紅外光譜分析，以反映試樣在固化前后的區(qū)別。第三章：實驗結果 DSC 測試 EP/DDS 的 DSC 曲線。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
畢業(yè)設計相關推薦
鄂ICP備17016276號-1