梁利岩,郑一泉,任少平,吕满庚
(中国科学院广州化学研究所,广东广州510650)
摘要：采用非等温差示扫描量热法(DSC)研究了一种长侧链取代液晶环氧单体与甲基六氢苯酐的固化反应历程,考察了体系的固化反应动力学特征。并通过POM、WAXD、SEM、TGA和DMA等对其等温固化产物的相结构、热性能和动态力学性能等进行表征和分析。结果表明,侧链的存在使其固化反应具有良好的可控性。固化反应活化能为77·8 kJ/mol,固化反应后期为扩散控制。液晶环氧单体经固化后呈向列相,其力学和耐热性能优良,韧性也得到明显改善。
关键词：液晶环氧树脂;酸酐;向列相;侧链取代
中图分类号：O631.1 文献标识码：A 文章编号：1000-7555(2008)09-0127-04
液晶环氧树脂是一种高度分子有序、深度 分子交联的聚合物网络,它融合了液晶有序和 网络交联的优点,是一种中间为介晶基元、两端为环氧基团封端的单体或预聚体,在适当固化剂和固化条件下形成的热固性液晶高分子。介晶基元一般是由芳环通过醚键、酯键等链接而成的刚性棒状结构。刚性的介晶基元使其熔融温度很高,从而导致在熔融状态下的固化反应难以控制。研究人员为降低液晶环氧树脂的熔融和固化温度进行了不少尝试。Lee和Mor- mann[1,2]等发现介晶基元上有侧链时能有效降低其熔融温度;Cafagna[3]等人也观察到在刚性棒状介晶基元间引入柔性间隔基团能减弱端官能团的反应活性,亦能降低液晶环氧化物的熔融温度。
本文通过DSC对一种长侧链取代液晶环氧单体的酸酐固化反应动力学特征进行了研究,并通过POM、WAXD、DMA、TGA、SEM等 环氧树脂的相结构、力学性能和热性能等进行初步的探讨和分析。
1 实验部分
1.1 原料
液晶环氧单体:2,5-二-[(4-缩水甘油醚基) 苯甲酰氧基]苯甲酸正癸酯(EP-10)按文献[4] 的方法合成;固化剂甲基六氢苯酐(MHHPA)和固化促进剂苄基二甲胺(BDMA):Flucka公司产品。其化学结构如Fig.1所示。
1.2 样品的制备
将化学计量的环氧单体EP-10和固化剂 MHHPA溶于二氯甲烷,加入1 phr的促进剂 BDMA,混匀后去除溶剂,室温下真空干燥,待 用。等温固化样品的制备:将化学计量的环氧 单体、固化剂和促进剂以二氯甲烷混匀,转移至 模具中,待溶剂缓慢挥发后真空条件下80℃固 化16 h,150℃固化5 h,190℃后固化1 h。
2 结果与讨论
2.1 DSC分析
2.1.1 液晶相结构分析:一般的液晶环氧单体由于熔点很高,熔融温度下的固化反应速率很快,液晶环氧单体往往还来不及取向,固化反应就已经完成。因此可控性很差。而引入长侧链取代基后,单体的液晶相区间为75℃~90℃。在此温度下的固化反应比较慢,液晶环氧单体有足够的时间取向,因此有利于得到液晶环氧树脂。