环氧树脂/环氧丙烯酸酯混杂光固化材料的结构与性能

      材料的损耗因子及阻尼平台反映材料阻尼性 能的好坏,一般情况下tanδ>0·3时材料才具有 阻尼性能[16],从图3及表3中还可以看出混杂 光固化材料比阳离子光固化材料具有更宽的阻 尼平台(tanδ>0·3),其温度范围为77~113℃ 而阳离子光固化材料的为38~67℃。此外混杂、

　　

 

阳离子和自由基光固化材料的tanδ分别为0·55、 0·74、0·25。可见阳离子光固化材料的损耗因子最 大,自由基光固化材料损耗因子最小,混杂光固 化材料的损耗因子介于两者之间。混杂光固化 材料具有这种性能是因为体系中既有自由基光 固化形成的刚性C—C链,又有阳离子光固化形 成较柔顺的C—O—C链,这两种聚合物网络相互 贯穿,使其损耗因子介于两者之间。从上述分析 可以看出,混杂光固化材料具有良好的阻尼性 能。

　　

 

另外,分析了混杂、自由基和阳离子光固化材 料的XLD。从图4和表3可以看出,体系在橡胶 态,它们的XLD分别为2·06、13·88、0·19 mol· cm-3。 

        从中可以得出,在橡胶态,混杂光固化材料的柔顺性能比阳离子光固化材料的低,但比自由 基光固化材料高,这可能也跟混杂光固化体系所具 有的特殊网络结构有关。

　　

 

从图中可见, 150℃以下混杂、 自由基及阳离子光固化材料的失重主要是由于样品中吸附的水的挥发、未参与反应的组分(单体、引 发剂等)的分解以及有可能发生端基消除反应造成 的[17]。混杂光固化材料和阳离子光固化材料在 250℃左右开始出现较大失重,而自由基光固化材料在230℃就开始出现。混杂、自由基及阳离子光 固化材料出现最大失重速率时的温度分别为357、 351、353℃,此时失重分别为29%、41%和33%。 在440℃时,它们失重分别为55·7%、72·6%和 60·4%。在440℃~625℃之间,它们分别在560、 542、544℃处出现了一个比较大的失重峰,这期间 主要是发生炭化、裂解直至所有有机物裂解挥发完 全。上述分析说明混杂光固化材料相比于自由基和 阳离子光固化材料具有良好的热稳定性。

3　结　论

以预聚物双酚A环氧丙烯酸酯和双酚A环氧 树脂为主要原料的混杂光固化体系,在紫外线作用 下既发生了自由基固化又发生了阳离子固化。混杂 光固化体系中,随着E-44含量的增加,混杂材料 的结构发生了变化,产生相分离,具有2个Tg, 致使其ΔnD变小。混杂光固化材料具有较高损耗因 子tanδ和较宽的阻尼平台,表现出良好的阻尼性 能,此外还具有良好的热稳定性。

符　号　说　明

a———混杂光固化体系中环氧基团的转化率

b———不饱和双键的转化率

c———阳离子光固化体系中环氧基团的转化率

E′———储能模量, Pa

E″———损耗模量, Pa

H———各特征峰对应的峰高, cm-1

nD———折射率

ΔnD———折射率的变化量

R———普适气体常数, 8·3145 J·mol-1·K-1

T———温度, K

Tg———玻璃化转变温度,℃图5为混杂、自由基和阳离子光固化材料的 TG/DTG曲线,其中混杂光固化材料选取的EA/ E-44配比为50/10。