异氰酸酯_环氧树脂的固化机理_左浚茹.pdf

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1、第６３卷第８期化工学报Ｖｏｌ．６３Ｎｏ．８２０１２年８月ＣＩＥＳＣＪｏｕｒｎａｌＡｕｇｕｓｔ２０１２檭檭檭檭檭殐殐檭檭研究论文檭异氰酸酯／环氧树脂的固化机理檭殐殐檭檭檭檭檭左浚茹１，程珏１，林欣２，张军营１，２（１北京化工大学碳纤维及功能高分子教育部重点实验室，北京１０００２９；２北京化工大学常州先进材料研究院，江苏常州２１３１６４）摘要：详细研究了异氰酸酯／环氧树脂体系的固化反应和固化机理。采用差示扫描量热法（ＤＳＣ）和红外光谱法（ＦＴＩＲ）跟踪了异氰酸酯／环氧树脂固化反应过程，定量分析了异氰酸

2、酯、环氧基团和新生成的异氰脲酸酯和唑烷酮的变化。ＤＳＣ分析结果表明，ＤＳＣ曲线上出现３个放热峰，说明固化过程中存在至少３种反应；ＦＴＩＲ分析结果表明，在１４０℃以下固化体系主要发生异氰酸酯的三聚反应生成三嗪环（异氰脲酸酯）；在２００℃下，异氰酸酯—ＮＣＯ基团与环氧基团开环反应生成唑烷酮；在２３０℃下，三嗪环（异氰脲酸酯）进一步与环氧基团开环反应生成唑烷酮。研究了不同温度下环氧基团、异氰酸酯基团、异氰脲酸酯基团、唑烷酮基团随反应时间的变化规律。关键词：异氰酸酯；环氧树脂；异氰脲酸酯；唑烷酮；固化机理

3、ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０４３８－１１５７．２０１２．０８．０４１中图分类号：ＴＱ３２３．１文献标志码：Ａ文章编号：０４３８－１１５７（２０１２）０８－２６２９－０６Ｃｕｒｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｉｓｏｃｙａｎａｔｅ／ｅｐｏｘｙｒｅｓｉｎ１，ＣＨＥＮＧＪｕｅ１，ＬＩＮＸｉｎ２，ＺＨＡＮＧＪｕｎｙｉｎｇ１，２ＺＵＯＪｕｎｒｕ（１ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣａｒｂｏｎＦｉｂｅｒａｎｄＦｕｎｃｔｉｏｎＰｏｌｙｍｅｒｓ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅ

4、ｒｓｉｔｙｏｆ２ＣｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００２９，Ｃｈｉｎａ；ＣｈａｎｇｚｈｏｕＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓ，ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ２１３１６４，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｃｕｒｉｎｇｒｅａｃｔｉｏｎｏｆｂｉｓｐｈｅｎｏｌＡｅｐｏｘｙｒｅｓｉｎａｎｄｉｓｏｃｙａｎａｔｅｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔａｎｄｔｈｅｃｕｒｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｗａｓ

5、ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｓｃａｎｎｉｎｇｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ（ＤＳＣ）ａｎｄＦｏｕｒｉｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｉｎｆｒａｒｅｄｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（ＦＴＩＲ）ｗｅｒｅｕｓｅｄｔｏｍｏｎｉｔｏｒａｎｄａｎａｌｙｚｅｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｌｙｔｈｅｄｅｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｇｒｏｕｐｓｏｆｉｓｏｃｙａｎａｔｅ，ｅｐｏｘｙｇｒｏｕｐａｎｄｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆｎｅｗｇｒｏｕｐｓｏｆｉｓｏｃｙａｎｕｒａｔｅａｎｄｏｘａｚｏｌｉｄｏｎｅ．ＴｈｅＤＳＣｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅ

6、ｄｔｈａｔｔｈｒｅｅｒｅａｃｔｉｏｎｓｍａｉｎｌｙｏｃｃｕｒｒｅｄｄｕｒｉｎｇｔｈｅｃｕｒｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｅｐｏｘｙ／ｉｓｏｃｙａｎａｔｅｓｙｓｔｅｍｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔｏｔｈｒｅｅｅｘｏｔｈｅｒｍｉｃｐｅａｋｓ．ＴｈｅＦＴＩＲｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｗｈｅｎｒｅａｃｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗａｓｂｅｌｏｗ１４０℃ｔｒｉｍｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｉｓｏｃｙａｎａｔｅｇｒｏｕｐｓｉｎｔｏｉｓｏｃｙａｎｕｒａｔｅｗａｓｏｂｓｅｒｖｅｄ；ｗｈｅｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ

7、ｗａｓｕｐｔｏ２００℃ｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｏｘａｚｏｌｉｄｏｎｅｒｉｎｇｂｙｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｅｐｏｘｙａｎｄｉｓｏｃｙａｎａｔｅｏｃｃｕｒｒｅｄ；ｗｈｅｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗａｓａｂｏｖｅ２３０℃ｔｈｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｒｅａｃｔｉｏｎｏｆｉｓｏｃｙａｎｕｒａｔｅｗｉｔｈｅｐｏｘｉｄｅｇｒｏｕｐｔｏｏｘａｚｏｌｉｄｏｎｅｏｃｃｕｒｒｅｄ．Ｔｈｅｃｕｒｉｎｇｒｅａｃｔｉｏｎｔｉｍｅｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅｏｆｔｈｅｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｓｏｆｅｐｏｘｉｄｅ，ｉｓｏ

8、ｃｙａｎａｔｅ，ｉｓｏｃｙａｎｕｒａｔｅ，ｏｘａｚｏｌｉｄｏｎｅｇｒｏｕｐｓａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｓｏｃｙａｎａｔｅ；ｅｐｏｘｙ；ｉｓｏｃｙａｎｕｒａｔｅ；ｏｘａｚｏｌｉｄｏｎｅ；ｃｕｒｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍ２０１２－０１－０６收到初稿，２０１２－０２－２７收到修改稿。Ｒｅｃｅｉｖｅｄｄａｔｅ：２０１２－０１－０６．联系人：张军营。第一作者：左浚茹（１９８２—），女，硕士研Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ：Ｐ