固化剂对环氧树脂影响有多大?

四川重防腐涂料/油漆总部   2012年11月20日 23:05   评论»  

      固化剂对环氧树脂影响有多大?

  固化剂对环氧树脂影响是相当大的,其在使用过程中是不可缺少的。通过以下的化学分析可以作出判断。

业内最近通过示差扫描量热法分析(DSC),研究了芳香胺改性双氰胺/环氧树脂E-44体系的固化反应,并探讨了反应的机理。芳香胺改性双氰胺对环氧树脂E-44具有较高的固化反应活性,反应表观活化能明显降低,固化反应可以在中温进行,其固化反应机理与未改性的双氰胺环氧体系不同。专家着重介绍了在合成芳香胺改性双氰胺并研究其固化性能的基础上,芳香胺改性双氰胺固化环氧树脂E-44反应的动力学,并探讨固化反应的机理。

1、固化环氧系统的分子模型

胺诱导固化环氧化合物及接下来的交联化学非常复杂,许多竞争反应已被证实,这使得固化的环氧网络结构存在不确定性。因此为了研究该系统,必须作一些简化。J.M.Barton研究了一个线型的环氧模型化合物,并将所获得的信息作为理性设计新材料的基础。在本工作中,采用了一个与IanHamerton相似的环氧树脂的简单模型来预测其玻璃化转变温度。固化的环氧树脂用环氧树脂预聚物与固化剂的随机共聚物代替,两者物质的量比为2:8。

在Cerius2程序中构建的两单体的重复单元如图2所示,h代表头,t代表尾。具有10个重复单元的随机共聚物在Cerius2程序的polymer模块中建立。由上述方法得到聚合物链,然后用分子力学能量优化方法松弛,用电荷平衡方法Qeq分配电荷。此过程交替进行直至能量与电荷均收敛。为模拟聚合物本体的效果,10个具有三维周期性边界条件的无定形聚合物构象由MonteCarlo方法产生,其中能量最小的构象被进一步用来作分子动态模拟。这个模型被期望反映环氧树脂组分的共聚效果,而交联的效果将被忽略

2、玻璃化转变温度的分子动态模拟

分子动态模拟方法已被广泛应用于线形聚合物系统以预测其玻璃化转变温度。该方法同样适用于1.1构建的环氧树脂固化物的分子模型。在初始的模型建立以后,能量优化至不再变化。所得到的结构在NVT系统中以1飞秒(1飞秒=10-15s)为积分步骤于600K的温度下执行1000个时间步。不使用截断距离。然后在NPT系统中以1飞秒为积分步骤于600K的温度下执行10000个时间步。从600K开始每间隔50K重复以上过程,最后的温度点为200K。将该方法分别应用于DGEBA-DDS随机共聚物和DGEBA-PDA随机共聚物。对于每一个被模拟的系统,在每一个温度点上,三维周期系统的体积被记下作为后面分析的基础。

在整个模拟的过程中,均使用Dreiding力场。总的势能被表达为键能项和非键能项。键能项包含键伸缩能、键角弯曲能、二面角扭转项等;而非键能项为vanderWaals相互作用和Coulombic相互作用项。模拟用到的其他参数均采用程序本身的默认值。

 

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