本文研究聚醚酰亚胺(PEI)改性环氧树脂(EPOXY),甲基四氢苯酐(MTHPA)为固化剂,二甲基苄基胺(DMBA)为促进剂体系的相分离。采用光学显微镜(OM),扫描电子显微镜(SEM),时间分辨激光光散射(TRLS)和 DSC 等仪器跟踪相分离过程及固化后体系的相结构,固化反应活化能等。研究了该体系相分离的粘弹性效应,讨论了不同促进剂用量,不同 PEI 分子量及用量等因素的影响。 由光学显微镜跟踪发现,随着固化反应的进行,环氧粒子从 PEI 富集相中扩散出来,然后粗化长大,合并,成为连续相,而 PEI 富集相成为大尺寸无规则分散相。扫描电镜的结果表明,不同用量,不同分子量和不同促进剂用量,可以得到不同的相结构,从 PEI 分散相,近似双连续相结构,至 PEI 为连续相的相反转结构。 光散射结果发现,随着固化反应的的进行,PEI 改性环氧体系发生SPINODAL 相 分 离 qm 指 数 减 小 可 以 由 MAXWELL 粘 弹 性 方 程qm(t) = q0 + A0 exp(?t /τ)描述,从而得到各体系不同温度下的对应于快动态相从慢动态富集相扩散的松弛时间τ 。同时,根据 Cahn 和 Hilliard 线性理论,利用以ln(I(q,t))对 t 作图,得到各 q 值对应的松弛速率或放大因子R(q) ,然后由 - 1 -1- 复旦大学 高分子科学系<WP=7> 中文摘要 博士学位论文R(q)/q2 对q2作图,得到粗化早期的表观扩散系数Dapp和移动因子2Mκ 。 用 WLF 方程拟合光散射实验得到的松弛时间,表观扩散系数及移动因子,发现各体系不同温度下松弛时间、各体系不同温度下表观扩散系数及移动因子,符合 WLF 方程。由松弛时间拟合 WLF 方程获得的各体系的参考温度 Ts,与表观扩散系数及移动因子用 WLF 方程拟合得到的参考温度一致,都比环氧-酸酐混合物的 Tg大约高 50K。因此,相分离的粗化过程中进行扩散运动的是环氧-酸酐低聚物。如果把 Ts-50K 看成是发生相分离时环氧-酸酐低聚物的 Tg,那么 Ts的高低可以相对比较相分离发生的早晚,PEI 与环氧的相容性。这些结果清楚地证实了 PEI 改性环氧体系的相分离过程是受到粘弹性效应的影响. 通过对相分离过程动力学的研究,发现由于 PEI 改性的环氧体系的相分离是固化反应诱导的,与一般热致相分离不同,不适合 SD 相分离动力学的标度理论。另外,由光散射实验的不同温度下环氧低聚物从 PEI 富集相往外作扩散运动的松弛时间,可以计算得到相结构演变过程中环氧低聚物松弛运动的表观活化能。由不同温度下的表观扩散系数,可获得早期粗化过程中环氧低聚物扩散的表观活化能。