管蓉,夏兰君,张栾,熊晓,孔志祥,张探

(湖北大学化学化工学院,武汉,430062)

　　为了满足冬天或低气温施工的需要,自行合成了环氧胶粘剂低温固化剂,并研宄了环氧胶粘剂的低温固化动力学。以二乙烯三胺和与硫脲等为原料,通过缩聚反应,合成了环氧胶粘剂的低温固化剂,13C-NMR和FTIR测试证明成功合成了低温固化剂,LC-MS (液相色谱质谱联用)确定了所合成低温固化剂的分子量及聚合度(如图1所示)。

　　将所合成的低温固化剂与环氧树脂E-44以不同的比例配胶固化,通过DSC和接触角测试确定了较好的配比,并以该配比为基准研究了环氧胶粘剂的低温固化动力学。用DSC进行固化动力学的研宄设定为:升温速率依次为5,10,12.5, 15及20°C/min (在液氮氛围下从-50°C升温到250°C)的动态固化动力学研究,以及等温固化动力学研究,即升到设定温度后,恒温足够长的时候直至曲线趋于平坦,等温的温度分别为10, 15, 25,35, 45,60,80°C/min。

　　环氧胶粘剂的动态固化动力学处理用到了动力学模型,等转化率法,改进的等转化率法和补偿参数法等,从动力学基本方程(1)开始[1](式中a为固化度,可通过^^°>°1算得其值,AHt为反应时间t时刻的反应热,AHtotal为总的反应热。),经过多次方程的推导和假设,最后得到关于自催化模型的固化速率方程(2)(式中da/dt为固化速率,Cf为校正因子,111和11为反应级数),以及固化度与温度T的关系(3)(式中Af为动力学参数)。

　　环氧胶粘剂的等温固化动力学所用基本方程为(4) [2](式中kl和k2为固化速率常数):

　　经过假设和推导,得到扩散因子g(a)的计算式(5)(式中ke为总反应的速率常数,kc为化学动力学的速率常数,c为经验常数,ac为扩散开始的临界固化度):

　　实验结果表明,对于高温热固性树脂体系已存在的动态和等温固化唯像自催化模型方程同样也适用于低温冷固化环氧树脂体系的拟合,但是需考虑与升温速率相关的指前因子的修订和扩散控制的存在,低温等温固化考虑扩散修正后的数据拟合效果更接近于原始实验数据,同样与升温速率相关的指前因子经修正后,其拟合的效果也更接近于原始实验数据。

　　文章来自：中国胶粘剂网