Studie zur Modifizierung und Zähigkeit von Epoxidharz E51

1. Einleitung

  Epoxidharz E51 hat eine niedrige Viskosität, einen hohen Epoxidwert und eine Aushärtungswirkung. Seine Nachteile sind hohe Sprödigkeit und geringe Zähigkeit; E20- und E12-Epoxidharze haben die Vorteile einer hohen Haftung und guten Zähigkeit, aber der Nachteil ist eine geringe Härte. Mischen Sie die drei Arten von Epoxy Harze im Verhältnis. Das neue Mischharz hat die Eigenschaften von E51-Harz mit hoher Aktivität, guter Aushärtungswirkung und hoher Härte sowie die Vorteile der guten Zähigkeit von E20- und E12-Mittellangmolekülketten. Nach dem Aushärten mit selbst hergestelltem Mischamin verbessert es die Leistung des ausgehärteten Produkts und überwindet den Nachteil der schlechten Gesamtleistung nach dem Aushärten mit einem einzelnen Epoxidharz.

2. Experimentell

  a) Der König wird seine Strafe versuchen. Aerobes Harz E12, E20, E51, Polyether-Beschichtung, Polyether-Zweitbekleidung, Härterbeschleuniger; Xylol; N-Butanol.

  b) Hauptinstrumente. Hochgeschwindigkeits-Epoxidharz-Dispergiergerät; Elektronische Waage; Mikrocomputergesteuerte elektronische Universalprüfmaschine der Serie UTM4000; Thermogravimetrischer Differentialthermoanalysator EXSTAR6300.

  c) Experimenteller Test. 1) Lösungsmittelzubereitung: n-Butanol in Xylol geben und gleichmäßig umrühren. 2) Harzvorbereitung: Epoxidharz E12 und E20 entsprechend dem Verhältnis in das Lösungsmittel geben, 20 Minuten bei hoher Geschwindigkeit rühren, hinzufügen Epoxidharz E51 Nachdem sich das Harz aufgelöst hat, rühren Sie mit hoher Geschwindigkeit und mischen Sie es gleichmäßig und stellen Sie vier Arten gemischter Lösungen mit unterschiedlichen Anteilen der drei Epoxidharze her, nummeriert als Harz A, B, C, D. Bereiten Sie drei Lösungen mit einem einzelnen Epoxidharz vor. 4) Probentest: Harz und Härter mit Epoxidäquivalent = 3:1, 0.6:1, 0.7:1 bzw. 0.8:1 mischen, bei Raumtemperatur trocknen, zur Biegebeobachtung auf Weißblech auftragen, 0.9-mm-Zylinder aufkleben Prüfung mit einer Zugprüfmaschine, Messung der Härte mit einem Shore-Härteprüfer und Durchführung einer Differentialthermoanalyse mit einem Differentialthermoanalysator.

3. Resultate und Diskussion

  a) Biegebeobachtung. E51, E12 und B und D im Harz haben Biegewinkel kleiner oder gleich 90°. Der minimale Bruchwinkel beträgt E12, 60°; D Der minimale Bruchwinkel des Abstrichs beträgt 70°; E51 Bruchwinkel beträgt 85°. Das gemischte Harz weist eine gute Bruchfestigkeit auf. Einerseits haben die drei Harze lange, mittlere und kurze Ketten und das Verhältnis ist angemessen. Die Integrität der langen Kette ist während des Mischvorgangs gewährleistet. Durch die lange, mittlere und kurze Kreuzdotierung wird die Spannungsverteilung gleichmäßiger; Andererseits ist das flexible Kettensegment im gemischten Amin mit dem Netzwerk des Epoxidharzes verbunden, was während des Aushärtungsprozesses zu einer Mikrophasentrennung führt, die eine enge und lockere Phasennetzwerkstruktur bildet und die Einheitlichkeit des ursprünglichen Kreuzes zerstört -verknüpfendes Netzwerk. Dieses Netzwerk begünstigt die Spannungsverteilung, was zu einer plastischen Verformung innerhalb des ausgehärteten Produkts führt und so die Zähigkeit von 111 erhöht.

  b) Zugversuch. Der Zugversuch wurde an einer zylindrischen Probe mit 20 mm Durchmesser durchgeführt. Die Zugfestigkeit von Epoxidharz E51 betrug 16.176 MP, die Bruchkraft betrug 5196.13 N und die Verformung betrug 5.24 mm; Die Zugfestigkeit des modifizierten Harzes D beträgt 16.053 MP, die Bruchkraft beträgt 5114.97 N und die Verformung beträgt 5.63 mm. Die Testergebnisse zeigen, dass das optimale Äquivalentverhältnis 1:0.8 beträgt. Es ist ersichtlich, dass das Molekulargewicht, die Reaktionsaktivität, die Vernetzungsdichte des Epoxidharzes, die Kompatibilität der einzelnen Komponenten des Systems und die Zugabemenge des Härters die Hauptfaktoren sind, die die mechanischen Eigenschaften beeinflussen.

  c) Härtemessung. Die Härte ausgehärteter Epoxidharze wurde getestet. Die Ergebnisse zeigten, dass bei einem Äquivalentverhältnis von 1:0.8 die Shore-Härtewerte der Harze D und E51 96.2 bzw. 95 betrugen. Mit zunehmender Härtungsmittelmenge nimmt die Härte ab, im Allgemeinen jedoch die Härtungsmittelmenge hat einen geringen Einfluss auf die ausgehärteten Produkte, der Anteil an Epoxidharz hat einen größeren Einfluss.

  d) Differentialthermoanalyse. Das ausgehärtete Harz wurde durch Differentialthermoanalyse analysiert. Die Heizrate betrug 20 ℃/min. Die Ergebnisse sind wie folgt:

  Mit zunehmender Temperatur weist die Kurve zwei Spitzen auf und die Härtungsreaktion bei Raumtemperatur ist unvollständig. Der Aushärtungsprozess ist in zwei Stufen unterteilt, die Aushärtungstemperatur beträgt 85 ℃ und 132 ℃, die Menge des Härters hat kaum Einfluss auf die Aushärtungstemperatur.

  Mit zunehmender Temperatur ist der erste Peak der Harze E12 und E20 nicht offensichtlich, die Aushärtungsreaktion der Harze E12 und E20 ist bei Raumtemperatur relativ vollständig und der zweite Peak erscheint bei 139 ℃ und 141 ℃. Die Doppelpeaks von E51 sind offensichtlich und erscheinen bei 93 ℃ und 138 ℃, und die Aushärtungsreaktion bei Raumtemperatur ist unvollständig. Das Epoxidäquivalent bestimmt die Aushärtetemperatur der ersten Stufe. Je kleiner der Äquivalentwert ist, desto niedriger ist die Härtungstemperatur und desto größer ist der Härtungsgrad. Das Negative ist das Gegenteil; Die Aushärtungstemperatur der zweiten Stufe hat nur geringe Auswirkungen.

  Doppelpeaks treten auf, weil die Additionsreaktionsgeschwindigkeit der primären Amingruppe und der Epoxidgruppe im Härter schneller ist als die der sekundären Amingruppe und der Epoxidgruppe, wodurch der erste exotherme Peak bei etwa 93 °C erscheint. Mit fortschreitender Reaktion nimmt der Grad des Systems zu, was zu Schwierigkeiten bei der Bewegung des Molekülkettensegments führt. Erst wenn die Temperatur wieder erhöht wird, kann die Epoxidgruppe weiterhin mit der sekundären Amingruppe mit relativ geringer Reaktionsaktivität reagieren und der aktive Wasserstoff an der Servergruppe erscheint der zweite exotherme Peak bei 138 °C, der der sekundären Gruppe zugeschrieben werden kann Additionsreaktion der sekundären Amingruppe, der Servergruppe und der Epoxidgruppe.

4. Fazit

  (1) Der Anteil des modifizierten Harzes und die Zugabemenge des Härters wurden bestimmt. Harz D vereint die hervorragenden Eigenschaften von drei Arten von Epoxidharzen und weist eine gute Zähigkeit, Härte und Bindungsstärke auf. (2) Der Biegebruchwinkel des modifizierten Epoxidharzsystems nahm zu (15 % bis 17 %), die Zugverformung nahm zu (0.3 bis 0.5 mm), die Zugfestigkeit nahm ab (0.05 bis 0.16 MP) und die Zugfestigkeit blieb oben 16 MP. (3) Die Härte von modifiziertem E51 ist höher. (4) Die Aushärtung des gehärteten Harzes D war bei Raumtemperatur unvollständig. Die Reaktion war in zwei Stufen unterteilt, die Härtungstemperatur betrug 87 °C und 136 °C. Die Aushärtungsreaktion dieses Systems war bei 85–140 °C besser geeignet.