万方数据
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段华军等：低放热、低粘度、高韧性环氧树脂室温固化剂的性能研究
一绝缘塑盟ｚ００１４０（多）
有限公司。 ２．３试样制备
树脂浇铸体：将环氧树脂与胺类固化剂按比例称 量混合。搅拌均匀后浇入涂好脱模剂的金属模具中。 室温固化７ ｄ，脱模得到标准试样。复合材料试样：采 用手糊工艺制备玻璃钢板材，室温固化７ ｄ，经机械加 工与人工打磨得到标准试样。 ２．４性能测试 ２．４．１ 固化放热性能【７】
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Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｅｘｃｅｐｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｕｒｉｎｇ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｃｕｒｉｎｇ ａｇｅｎｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｅｌｆ—ｍａｄｅ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ａｍｉｎｅ ａｇｅｎｔ ｆｏｒ ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ， ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ｃｕｒｉｎｇ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ３ｔｕｄｉｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｕｒｉｎｇ ａｇｅｎｔ ｈａｄ ｍａｎｙ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｌｏｗ ｈｅａｔ ｌｉｂｅｒａｔｉｏｎ， ｌｏｗ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ， ｈｉｇｈ ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ ａｎｄ ｒｏｏｍ ｔｅｎｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｕｒｉｎｇ． Ｉｔ ｉｓ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｔｏ ｂｅ ｕｓｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉａｌ ｐｕｒｐｏｓｅ ｃｕｒｉｎｇ ａｇｅｎｔｓ ｆｏｒ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ａｄｈｅｓｉｖｅ ａｎｄ ｃｒａｃｋｉｎｇ ｆｉｌｌｉｎｇ ａｄｈｅｓｉｖｅ， ｍｏｒｅｏｖｅｒ ｉｔ ｈａｓ ａｎ ｅｘｔｅｎｓｉｖｅ ａｐｐｌｙｉｎｇ ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｖｅ ｉｎ ｗｅｔ ｗａｙ ｐｒｏｃｅｓ３ ｆｏｒ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ ｏｕｔｄｏｏｒ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ． Ｍｏｒｅｏｖｅｒ， ｔｈｅ ｅｐｏｘｙ ｓｙｓｔｅｍｓ ｂａ８ｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｕｒｉｎｇ ａｇｅｎｔ ｓｈｏｗ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｉｎｓｕｌａｔｅｄ ａｎｄ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｕｓｅｄ ａ８ ｐｒｏｍｉｓｉｎｇ ｐｏｕｒｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ ｄｒｙ ｔｙｐｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ａｎｄ ｍｕｔｕａｌ ｉｎｄｕｃｔｏｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍｏｄｉｆｉｅｄ ａｍｉｎｅ ｃｕｒｉｎｇ ａｇｅｎｔ；ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ；ｌｏｗ ｈｅａｔ ｌｉｂｅｒａｔｉｏｎ ｌｏｗ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ
绝缘材料２００７，４０（６）
段华军等：低放热、低粘度、高韧性环氧树脂室温固化剂的性能研究
１
低放热、低粘度、高韧性环氧树脂 室温固化剂的性能研究
段华军。张联盟，王 钧，杨小利
（武汉理工大学材料科学与工程学院，武汉４３００７０）
摘要：改性胺类环氧树脂固化剂是干式变压器与互感器等电气设备理想的封装材料。通过对自制改性胺类环氧树脂固化剂 的固化特性及物理机械性能进行了实验研究．结果表明，该固化剂具有低放热、低粘度、高韧性和室温固化的特点，可用作建 筑结构胶与裂缝灌注胶的专用固化剂．适合于复合材料湿法成型及户外施工。 关键词：改性胺类固化剂；环氧树脂；低放热；低牯度 中囝分类号：１、Ｑ３２３．５；ＴＱ３１４．２５６；ＴＭ２１５ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００９—９２３９（２００７）０６一０００ｌ—０４
团的改性方法，合成了一类新型环氧树脂室温固化 剂，该类固化剂具有低放热、低粘度及高韧性的特点， 在作为固化剂的同时还可以起到很好的稀释和增韧 作用ｆ４ｑＪｏ研究了该类固化剂固化普通双酚Ａ型环氧 树脂的固化放热性能、粘度特性、力学性能、电性能及 物理机械性能。
２实验 ２．１主要原料
Ｅ一５１环氧树脂，岳阳石化环氧树脂厂；改性胺： 自制；乙二胺，北京益利精细化学品有限公司；玻璃纤 维方格布，０．４ ｍｍ厚，珠海玻璃纤维厂。 ２．２仪器设备
图３为不同预处理方法及时间对层压材料的拉 伸强度的影响。苎麻织物经过碱处理后。其层压材料 的拉伸性能得到明显的改善．拉伸强度由未处理前的 ５５ＭＰａ增加到８１．６３ＭＰａ，增加了４８．４％。这是由 于经过碱处理后，清除了纤维表面的不纯净物及所含 的果胶、木质素等成分，纤维表面变得粗糙比表面积 增大，提高了树脂与复合材料的界面结合力。
点：如适用期短，施工过程中厚度较大时容易引起暴
聚，一次配料量不能太多等。虽然各种改性胺（如
５９１、５９３、低分子量聚酰胺等）对其缺点有所改进，但
其效果有限，还是不能很好的满足工程应用的要
求【ｌｑｌｏ针对环氧树脂室温固化剂存在活性高、操作
期短的缺点，通过在胺分子上引入拉电子的钝化官能
收稿日期：２００７—１０—１７ 基金项目：湖北省自然科学基金面上项目（２００旬姬Ａ３２１） 作者简介：段华军（１９７４一），男．湖北当阳市人。讲师．博士．现从事 聚合物基复合材料研究及高性能树脂基体的合成与改性研究，（电子 信箱）ｄｈｊ—ｍｈｒ＠ｓｉｎａ．∞ｍｏ
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｌｏｗ Ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ，
Ｌｏｗ Ｈｅａｔ Ｌｉｂｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｈｉｇｈ Ｔ０ｕｇｈｅｎｉｎｇ
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囹２自制改性胺固化Ｅ一５１环氧树脂
试验结果表明，自制改性胺类固化剂与环氧树脂 混合料的凝胶时间长，即使在３０℃以上的环境温度下 仍有足够长的操作时间，且固化产物不爆聚、不开裂。 ３．１．２固化放热曲线
普通胺类固化剂与改性胺类固化剂固化Ｅ一５１ 环氧树脂的固化放热曲线如图３、图４所示。
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２２
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测试结果 ２３．７ ７１．５ ２．９ ４．３ ８８．４ ３．Ｏ １０３．４ ２３．１
１．８ ｘｌＯＨ ２．６Ｉ
３．６０ｘ ｌＯ‘３
从表１可知，改性胺固化Ｅ一５１环氧树脂的粘接 强度已远远超过Ａ级胶的标准，浇铸体的强度、模 量、断裂伸长率和冲击韧性都较高，其综合力学性能 十分优异。
表１数据显示绝缘电阻高，介质损耗因数小，表 明树脂浇铸体的电性能很好。
万方数据
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舅华军等三堡敢热、低粘度、高韧性环氧树脂室温固化剂的性能研究
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长，不易产生爆聚和开裂。因此。该类固化剂很适合夏 季使用。 ３．２固化剂的粘度及胶液的粘度变化特性
在室温为２９℃时。对改性胺固化剂及改性胺与 Ｅ一５１环氧树脂体系的粘度进行了测试。
测试结果表明，改性胺固化剂的粘度为２９ ｍＰａ·Ｓ，约为低分子量聚酰胺固化剂的１／３。
图５是Ｅ一５ｌ环氧树脂中加入质量分数为４５％ 改性胺固化剂后粘度随时间的变化曲线。
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时间（１ｎｉｎ）
图５环氧树脂中加人改性胺固化剂后粘度随时间变化曲线
由图５可以看出，Ｅ一５１环氧树脂中加入４５％ 改性胺固化剂后粘度先变小后逐渐增大。胶液初始粘 度只有６２６ ｍＰａ·ｓ，约２０ ｍｉｎ后，达到最小值５２８ ｍＰａ·Ｓ，直到９０ ｍｉｎ后。其粘度达到１ ０６７ ｍＰａ·Ｓ。 由此可见，温度为２９℃条件下，在１ ｈ的时间内树脂 粘度均在６３０ ｍＰａ·Ｓ以下，说明树脂可操作时间大 于ｌ ｈ。 ３．３改性胺固化普通环氧树脂的冲击韧性
表２改性胺固化Ｅ一５ｌ环氧树脂手糊玻璃钢板材 的主要力学性能
测试项目 拉仲强度。ＭＰａ 托伸弹性模量，ＧＰａ 断裂仲长率．％ 弯ｆ｝１１强度。ＭＰａ 弯曲弹性摸量，ＧＰａ
测试结果 ２７３．４ １５．２ Ｉ．８ ２９９．０ 儿．３
囝６改性胺同化Ｅ一５ｌ环氧树脂 浇铸体试样冲击后的断面形貌
从表２可看出，改性胺固化Ｅ一５１环氧树脂手糊
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图３二乙烯三胺固化环氧树脂的Ｄｓｃ曲线
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温度（℃）
图ｌ乙二胺固化Ｅ一５１环氧树脂
图４改性胺固化环氧树脂的Ｄｓｃ曲线
由图３和图４可知，普通胺类固化环氧放热峰较 尖锐，说明大量的热在短时间内释放出来，放热集中， 放热总量大，达４ ７７１．５３８ ｍＪ，热焓（△Ｈ）高达３６３．１３１ Ｊ／ｇ；而改性胺固化环氧放热峰较宽。其放热总量小， 仅为３ １４１．７８５ ｎｌＪ．热焓也低，比普通胺放热减少了 ２７％，改性胺固化剂的活性较低，固化温和．适用期
要力学性能 按相关的国家标准，测试树脂的钢／钢粘接强度． 浇铸体及复合材料的拉伸性能、弯曲性能与压缩强度。 ２。４。５ 电性能 参照国家标准，测试树脂浇铸体试样的体积电阻 率、介电常数及介质损耗因数。
３结果分析与讨论 ３．１ 自制改性胺类固化剂与乙二胺的凝胶时间和固
化特性对比 ３．１．１凝胶时间
在室温为３３℃条件下，将计算量的两种固化剂 分别加入１５０ ｇ Ｅ一５１环氧树脂中，测得乙二胺的凝 胶时间为１５ ｍｉｎ，但在固化过程中发生爆聚，爆聚后 的情况见图１；自制改性胺的凝胶时间为４０ ｍｉｎ，固化 产物完好，见图２。
玻璃钢板材的主要力学性能已经超过普通胺类固化
剂固化环氧树脂玻璃钢的性能。
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熊志洪等：苎麻增强ＰＰ复合材料薄板的拉伸性能研究
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增大趋势。在１５ ＭＰａ时最大。拉伸强度呈现先增大 后减小的趋势，在１２．５ ＭＰａ时，达到最大值５５ ＭＰａ；拉伸模量也是呈现先增大后减小的趋势，在１０ ＭＰａ时．达到最大值２．２３ ＧＰａ。综合来看，模压压力 在１２．５ ＭＰａ时层压板拉伸性能为最佳值。 ３．３预处理后对复合材料拉伸性能的影响