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1、综述高性能环氧树脂基体的发展高性能环氧树脂基体的发展焦剑蓝立文狄西岩(西北工业大学化工系,西安710072)摘要综述了高性能环氧树脂的制备方法和性能。介绍了几种高性能的环氧树脂固化体系,新型的耐湿热性的环氧树脂,氰酸酯改性环氧树脂,液晶环氧树脂,双马来酰亚胺改性环氧树脂等。关键词环氧树脂性能制备改性1前言二是采用其他的高性能树脂进行共混或共聚改性。本文将对这2种方法加以介绍。高性能树脂基复合材料广泛地应用于航空航天工业作为结构材料,随着航
2、空航天工业的发展,2合成新的固化剂要求其器件质量轻,可靠性好,尺寸稳定性好,这与复合材料中所用的基体树脂有着决定性的关因固化剂结构将保留在固化物结构中,因而系。基体树脂在复合材料中起着把纤维粘接在一它对树脂的性能也起着一定的作用。在高性能环起并传递载荷的作用,树脂的耐热性、韧性、耐湿氧树脂中常用的固化剂是二氨基二苯砜(DDS),热性、强度、耐化学介质性等是决定复合材料性能环氧/DDS体系的耐热性高,但耐湿热性差,脆性的关键。环氧树脂因其良好的综合性能和工艺性大。为了改善其耐湿热性能和韧性,发展了多种在复合材料工业中
3、有着不可替代的作用,目前国新型的固化剂。[3]内外广泛使用的热固性树脂仍以环氧树脂为主,(1)聚醚二胺型固化剂聚醚二胺的分但环氧树脂存在着耐湿热性差,韧性差的缺点。子链比DDS长,柔性的醚键较多,它固化的树脂国外的著名复合材料公司都在致力于高性能环氧虽干态耐热性稍有降低,但韧性提高,吸水性减[1]树脂的开发,并已取得了一定的成果。少,耐湿热性能较DDS明显提高。此类固化剂结目前制备高性能的环氧树脂基体的方法主要有构如下。它们固化的TGDDM(4,4-二氨基二[2]以下2种,一是合成新型的环氧树脂和固化剂,苯甲烷
4、型四官能环氧)性能见表1。二氨基二苯砜(DDS)H2NSO2NH2二氨基二苯醚二苯砜(BDAS)H2NOSO2ONH2CH3二氨基二苯醚双酚A(BDAP)H2NOCONH2CH3二氨基二苯醚二苯醚(BDAO)H2NOOONH2CF3二氨基二苯醚6F双酚A(BDAF)H2NOCONH2CF3收稿日期:1999-12-21粘接2000/233综述第21卷第2期表1聚醚二胺固化TGDDM的性能双酚A型树脂的综合性能优异,价格低,但
5、固化剂吸湿量/%干态Tg/!湿态Tg/!∀Tg/!其耐热性差,而含有热稳定的刚性环的一些高性能环氧树脂可以提高固化物的热稳定性。ShellDDM3.322015169公司开发的二异丙叉苯撑型二缩水甘油醚BDAS2.321115853(DGEIB,结构式见附表中A),可作为先进复合材BDAO1.720216339料用高性能树脂基体的活性稀释剂;含芴基的环BDAP1.520416440氧树脂,如双酚基芴二缩水甘油醚(DGEBF,结构BDAF1.320017030式见附表中B)、二甲基双酚基芴二缩水甘油醚(DGEBFDiM
6、c,结构式见附表中C)、二氯双酚(2)不含醚键的固化剂SHELL公司开发基芴二缩水甘油醚(DGEBFDiCl,结构式见附[4,5]的EponHPT1061与1062其分子中含有大表中D),由于刚性的芴基的引入,耐热性和耐湿量的碳氢键,吸湿率较DDS有大幅度降低。用它热性比传统的DGEBA型的环氧高,其固化物的们固化的环氧树脂,玻璃化温度比DDS降低约性能见表2。10!,为250~241!,吸湿率仅为16%~14%,其结构式为:表2芴基环氧树脂固化物的性能CH3CH3树脂/环氧当量1231061H2NC
7、CNH2DGEBA/175505050CH3CH3DGEBF/24550CH3CH3CH3CH3DGEBFDiMe/257501062H2NCCNH2DGEBFDiCl/27050CH3CH3CH3CH3DDS44.643.845.8(3)以芴为骨架的各种二胺类化合物,模量/GPa(25!)3.13.32.9[3]3M公司开发的这类树脂,其化学结构式为:Tg/!205187205R1R4当固化温度在204!时,固化后的芴型环氧在177!具有极好的湿热强度保持率,见表3。R2NHNHR3但这种树脂的价格比较高,因而
8、难以广泛使用。R2R3酚酞型环氧(DGEPP,结构式见附表中E)采用环由于芴基是一个憎水性的结构,可用作环氧硼氧烷类固化剂固化后,外观类似于透明玻璃体,树脂的耐热耐湿热固化剂,不但高温性能优异,吸具有高的交联密度和刚性结构。湿率也极小。由这种固化剂固化的DGEBA和多官能环氧树脂,如二烯丙基二缩水甘油醚,DGEBF(芴型环氧树脂)在相对湿度10
