烯丙基环氧树脂光—热双重固化体系的设计制备及应用
科技的飞速发展对材料综合性能提出了更高的要求,单一性能的材料已不能满足特殊领域的应用,通过组合不同聚合机制的单体来获得性能可调控的杂化材料是解决这一问题的有效途径。烯丙基环氧树脂(DADGEBA)是一种既含有环氧基也含有烯丙基的特种多官能环氧树脂,特殊的结构使其具备了双重固化的条件。
本研究首先进行了 DADGEBA紫外光-热双固化体系的设计制备,光固化由紫外光(UV)引发的巯基-烯点击反应构成,热固化由环氧基的热反应组成;然后对该体系的固化行为和固化物的热力学与机械力学性能进行探究;最后将该体系用于表面巯基化的丁苯橡胶与金属的粘接,取得了很好的粘接效果。具体研究工作如下:1.以季戊四醇四(3-疏基丙酸)酯(PETMP)为巯基化合物,2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(1173)为光引发剂,聚醚胺D230为热固化剂,设计制备了 DADGEBAUV-热双固化体系,通过实时红外(RT-FTIR)和红外光谱分析(FT-IR)对反应进行跟踪表征,结果表明体系能够按照光-热双固化的机理进行,环氧热固化体系的存在不会影响巯基-烯高效的光固化反应,巯基和双键的转化率能达到90%以上,并且在光固化反应的过程中环氧基不会发生反应。
2.对DADGEBA双固化物的热力学和机械力学性能进行了对比研究,发现DADGEBA光-热双固化物的玻璃化转变温度(Tg)要高于单纯光、热固化物,热稳定性与热固化物相当,机械力学性能结合了光固化物和热固化物的优点,拉伸强度与热固化物相当,断裂伸长率是热固化材料的2.5倍;还探究了硫醇官能度对双固化体系热力学和机械力学性能的影响,结果表明硫醇官能度增大,体系的交联密度增加,双固化产物玻璃化转变温度增大,热稳定性增强,拉伸强度提高,断裂伸长率逐渐降低。3.以1173为光引发剂,三乙胺(TEA)为热促进剂设计制备了
DADGEBA/PETMP协同光-热双固化体系,并与D230体系进行了对比研究。
TEA体系网络交联密度极大,链段堆积紧密,表现出非常高的玻璃化转变温度、优异的热稳定性和较高的拉伸强度,D230体系表现出更好的网络规整性和更优异的韧性。4.通过UV引发的巯基-烯点击反应对丁苯橡胶(SBR)表面进行接枝改性实现SBR表面的巯基官能化,并利用DADGEBA双固化体系对其与45#钢的粘接性进行研究。
PETMP和1173分别用作单体和引发剂。通过全反射红外光谱(FTIR-ATR)和X射线光电子能谱(XPS)表征接枝后SBR的表面组成,发现橡胶表面出现了属于PETMP的-SH和C=O,从而证明PETMP成功接枝到SBR表面。
水接触角试验证明SBR表面的极性和润湿性得到改善。扫描电子显微镜(SEM)表征显示接枝后的SBR表面产生了光亮的聚合物涂层。
原子力显微镜(AFM)观察到接枝后SBR表面微小峰状结构形成。通过拉伸剪切试验表征了接枝后SBR和#45钢的粘结强度,其拉剪强度可以达到9.5MPa,且破坏类型为橡胶本体破坏。
烯丙基环氧树脂光—热双重固化体系的设计制备及应用
