2009年9月25日讯：环氧树脂/苯乙烯-马来酸酐共聚物体系固化动力学研究，最近由江苏科技大学、江苏省先进焊接技术重点实验室展开。据中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家介绍，用示差扫描量热仪(DSC)，对环氧树脂/苯乙烯一马来酸酐共聚物/甲基咪唑体系的固化反应过程进行了分析，并用Kissinger和Ozawa方法分别求得固化反应的表观活化能AE为58.27 kJ/mol和64.93 kJ/mol；根据Crane理论计算得到该体系的固化反应级数n=0.85，为该环氧树脂体系的固化工艺确定提供理论依据。研究人员用苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)，作为环氧树脂(EP-12)的固化剂，以甲基咪唑(Melm)作为促进剂，从分子设计出发，利用SMA中的酸酐功能基团使环氧树脂固化，采用DSC法研究了EP/SMA/MeIm体系的固化反应过程，计算了固化反应的动力学参数，为该环氧树脂体系固化工艺的确定提供理论依据。环氧树脂固化物的性能既取决于环氧树脂的分子结构，又与固化剂的结构有关。提高环氧树脂的耐热性及降低吸湿性主要有2条途径：一是改变环氧树脂的分子结构，合成含有新型结构的环氧树脂；二是使用新型固化剂，使固化产物具有良好的耐热性和吸湿性。 酸酐固化环氧树脂体系具有优良的力学和电气性能以及高温稳定性，在电器行业具有广泛的应用。目前国内对酸酐类固化剂的研究基本都局限于对低分子的酸酐，苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)广泛应用于涂料、粘合剂、乳化分散剂、纺织助剂和复合材料等方面，SMA中的马来酸酐链段在聚合物材料的分子设计中有重要作用，可以根据需要设计出新的功能化聚合物。SMA固化环氧树脂具有优良的耐热性和电性能，国外对SMA作为环氧树脂固化剂的研究较多，而国内对此方面研究很少。据中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家介绍，实验所有原料与仪器众多——双酚A型环氧树脂：E-12型，环氧值0.09～0.14，蓝星新材料无锡树脂厂；固化剂：苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)，苯乙烯：马来酸酐=4：1，中国石化上海化工研究院；促进剂：甲基咪唑(MeIm)，江阴惠峰合成材料有限公司；示差扫描量热仪(DSC)：DSC-2型，美国Perkin-Elmer公司，氮气气氛；电子天平：FA2004N型，上海精密科学仪器有限公司。 他们首先完成固化样品的制备。据中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家介绍，研究人员用电子天平按m(E-12)：m(SMA)=2：1，MeIm用量为E-12质量的3%称取上述3种原料，放置于研钵中研磨并混合均匀，真空干燥箱干燥后待用。然后研究了固化反应过程：环氧树脂是线形高分子树脂，单纯的环氧树脂是没有使用价值的，在使用时必须加入固化剂使线形环氧树脂分子交联成网状结构的大分子，成为不溶的热固性环氧树脂体系，固化过程是一个复杂的反应过程。图1为环氧树脂-苯乙烯马来酸酐-咪唑啉固化体(EP-12/SMA/MeIm)在不同升温速率下的DSC曲线。由图1看出，环氧树脂与固化剂体系的固化过程中出现固化放热峰，表明SMA与环氧树脂发生了固化反应。把放热峰起始位置定为Ti，峰顶温度定为Tp，峰终点温度定为Te。从图1中可以看出，随着升温速率Ψ的增加，Ti和Tp向高温方向移动。通过计算还得出：EP-12/SMA/MeIm固化工艺的起始温度为388K，完全固化的温度396K。关于EP-12/SMA/MeIm体系固化反应动力学，研究表明环氧树脂体系固化反应的动力学参数，对反应性能有重要的影响。 据介绍国外Kissinger等提出，热固性树脂的固化反应表观活化能(AE)、固化反应放热峰顶的温度(Tp)和升温速率(Ψ)之间有相互关系。由计算得出：△E=64.93 kJ/mol，较Kissinger法计算的△E值略高。通过Kissinger法及Ozawa法对EP-12/SMA/MeIm固化体系的分析可知，EP-12/SMA/MeIm固化体系活化能较高，其反应初始温度较高，这可能与所使用的固化剂sMA的分子结构有关，SMA是高分子类固化剂，分子链结构中的苯环空间位阻比较大，阻止了其酸酐基团与环氧树脂主链上的羟基和环氧基的反应。中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家表示，该研究从分子设计出发，利用苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)中的酸酐功能基团与环氧树脂固化，使用得到了一种新的环氧树脂固化体系；用示差扫描量热仪(DSC)对环氧树脂／苯乙烯-马来酸酐共聚物/甲基咪唑体系的固化反应过程进行了分析，并用Kissinger和Ozawa方法分别求得固化反应的表观活化能△E为58.27和64.93kJ/mol。根据Crane理论计算得到该体系的固化反应级数n=0.85。