具有二階段固化特征形狀記憶環(huán)氧固化動力學及性能研究.pdf

1、隨著熱固性形狀記憶環(huán)氧材料在空間結構技術中應用范圍的不斷擴大，減少功能器件占用空間以縮小發(fā)射體積來降低成本的理念得到廣泛的關注，而空間展開結構的應用為解決此問題提供了有效的途徑。由于空間展開結構采用的形狀記憶材料普遍存在形狀記憶雙向可逆性、受溫度影響大、耐熱性和力學強度不能滿足某些應用等缺點，本課題提出了一種空間形狀記憶展開結構剛化技術，稱為“二階段固化技術”，可較好的解決溫度對材料形狀記憶性能的不良影響，并提高材料的力學和耐熱性能。本

2、文對其可行性、材料制備條件、等溫和非等溫條件下的固化反應動力學、形狀記憶性能、動態(tài)力學性能、拉伸強度、微觀形貌、耐熱性能以及材料的儲存期和穩(wěn)定性進行了研究和探討，并建立了可以描述體系兩個相對獨立反應過程的動力學方程。
　　本文首先根據(jù)課題需要從種類繁多的固化劑中選取了合適的常溫和潛伏型固化劑，采用非等溫DSC的方法和凝膠時間的測定對二階段固化技術的可行性進行分析，證明“二階段固化技術”確實可行。通過不同升溫速率下的非等溫DSC測試

3、確定了最優(yōu)固化工藝，制備了不同理論固化度體系，并應用紅外測試對體系的特征基團和固化度進行表征和分析。
　　然后，本文采用非等溫DSC模型擬合法中的n級反應模型和自催化反應模型對一階段固化和其對比體系以及二階段固化和其對比體系進行固化動力學研究，應用非模型擬合法的FR，F(xiàn)WO和KAS法對以上四個體系的固化過程進行考察以推測其反應機理，探討潛伏型固化劑的加入對一階段固化的影響，以及在一階段固化后的體系引發(fā)二階段固化對其固化過程的影響，

4、實驗結果證明，潛伏性固化劑的加入對一階段固化幾乎沒有明顯影響，在進行一階段固化的過程中未引發(fā)二階段固化反應，而對于在已經(jīng)形成一定網(wǎng)絡結構中引發(fā)的二階段固化反應，由于一階段反應后體系生成大量羥基，因此對二階段固化有促進作用。同時，建立了可以描述四個體系化學反應的動力學方程。
　　而后，采用等溫DSC模型擬合法對以上四個體系進行等溫條件下的固化過程研究，考察其反應機理，探討兩個階段固化反應的相互影響，建立了可以描述反應過程的固化動力學

5、方程，并應用 FWO法對其相應體系進行等溫條件下時間與轉化率關系的預測，將預測結果與等溫測試結果相對比以驗證預測的準確性，實驗結果證明，預測效果良好。
　　最后，對材料進行動態(tài)力學性能測試以確定其玻璃化轉變溫度(Tg)和儲能模量(Er)，以Tg為參考溫度進行形狀記憶性能測試，包括回復率、回復時間、固定率和折疊-展開循環(huán)次數(shù)，實驗結果證明經(jīng)過一階段固化后的材料具有良好形狀記憶性能。通過動力學方程和預測曲線建立一階段固化體系中轉化率與