氨基离子液体对环氧体系微波响应性强化机制的研究
环氧树脂（EP）复合材料因其出色的耐热、耐腐蚀性能以及轻质高强的力学性能而备受关注，广泛应用于建筑建造、航空航天等领域。传统的热传导固化存在加热效率低、能耗较高等问题，制约着环氧树脂的进一步生产和发展，因此高效均匀的固化一直是环氧树脂材料工业化生产中的一个重要研究方向。微波固化具有能耗较少、固化快等优点，适用于环氧树脂材料的固化成型。环氧树脂的介电性能是衡量其微波响应性的重要指标，离子液体优异的介电性能使其有作为微波吸收材料的潜在价值。因而，对离子液体的微波吸收能力及其环氧树脂固化特性已开展了众多研究，但鲜有探究二者间的关联机制及应用的报道。本文合成了兼具固化、催化和微波响应性的多功能离子液体1-氨基丙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐（nIL）。研究了nIL对环氧树脂固化的促进作用及其在环氧体系中的固化活性，实现了离子液体的结构功能一体化。同时深入探究了微波环境中，nIL的微波响应性及其对环氧树脂体系微波固化的影响机理，系统对比研究了微波固化和传统热固化工艺下环氧树脂体系固化产物的性能差异及固化动力学。主要研究内容如下: （1）采用一步法成功合成了离子液体nIL,通过红外（FTIR）、质谱（MS）等表征了目标产物。 （2）探究了离子液体对环氧树脂体系固化活性的提升机制，使用变温DSC法确定了固化制度。EP/nIL浇注体样品的Tg为119.1℃,固化时nIL的端氨基参与了环氧树脂的固化反应。 （3）通过DSC法研究了EP/DETDA/nIL体系的固化动力学，基于Kissinger方程计算了体系的表观活化能Eα，nIL的加入显著降低Eα（-13.1％）,证实了nIL对体系的固化具有促进作用，对体系力学强度有明显提升，拉伸强度最高提升24％,nIL在断裂时遏制微裂纹扩张，是强度显著提高的关键因素，提高了体系在高温下的热稳定性。 (4)nIL将环氧树脂体系的微波固化时间缩短近一半，红外热成像表明nIL维持体系处于较高的反应温度。较高的介电常数和离子电导率是nIL显著提升环氧树脂体系微波响应性的关键，实验表明氨基离子液体在微波固化中的表现出多重功能性。
环氧树脂复合材料;离子液体;微波响应性;强化机制
北京化工大学
硕士
材料与化工
贾晓龙;常德友
2023
中文
TB332;TQ323.5
2023-09-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）