环氧胶老化中交联剂表面迁移8液压站
2022-06-28 05:57:46
环氧胶老化中交联剂表面迁移2
环氧树脂可作为复合材料的基体树脂或作为粘合剂而广泛地应用于诸如航空和汽车等许多行业。这类聚合物最令人关心的一点就是它们的长期表现。对这类材料的湿气老化研究已有许多相关报道,能在高温下使用的新型改性环氧树脂也是研究热点之一中国机械网okmao.com。一般来说,除了在非常苛刻的使用条件下,在100℃以上,环境水对材料的影响可大大忽略,但是材料的气体环境影响,尤其是氧气通常总是存在,并可能导致其他形式的强度损失。目前已有数篇文章试图解释材料的热降解机理和失重过程,以及强度下降现象,而最为普遍报道的环氧树脂化学降解方式为分子内的失水。据中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家介绍,VanKrevelen报道称交联点可能是聚合物网络中最脆弱的部分,因此可能导致在热降解过程发生链的解聚而变回到(部分)不交联的原料。为了能更深入的了解此类热降解现象,最近我们着力研究了一种经改性的环氧粘合剂在高温下的行为。
三、结果与讨论
1、老化时的表面作用
图2是结构胶样品在空气中于250℃下老化310h后的扫描电镜图片以及样品同一区域中0、S、N的分布。
如之前文章所描述的,在样品表面或接近表面层中富集了O、N、S。而未老化样品的形态图给出)未显示有此种富集现象。于是专家推断在近表面层中的富集是热老化的结果。据中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家介绍,这尚属于新发现,而且有别于其他作者观察到的在固化过程中的迁移现象,如DeVries等人观察到在PVC改性环氧的高温固化过程中交联剂DDA向树脂,基片和树脂/空气两界面的迁移现象。我们将竭力解释样品表面观察到的元素富集现象。
(1)氧
中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家认为,样品表面氧富集至少在一定程度上是由环境的空气扩散和氧化所致,这种扩散和氧化也导致了表面氧化薄层(TOL)的形成。而在热老化过程中,也观察到TOL层厚度在250℃下不断增大直至一最大值50μm。另外,表面氧富集也可能是由于样品中含有氧的分子向表面迁移所致。与之相关地我们注意到在热老化过程中,样品中氧的质量分数确实在下降,如从起始的23%降到250℃下老化500h后的10%。该现象可认为是上述的迁移和,或样品的脱水及水挥发所致。
(2)硫
介于可能的杂质来源都经过检测和排除。因而我们推断必然存在着含硫的物质从本体向表面区域的迁移,并可能是由热力学分离引起。之前的文章中我们认为表面层中硫浓度峰值的出现是由2种作用的重叠所致:含硫的物质从结构胶本体向暴露于空气表面的扩散和随后的(有时是同时的)被空气热氧化为挥发物的消耗与转化。这正好可解释浓度峰值在某些条件下是出现在靠近表面而不是表面上。中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家认为在高氧气浓度下,含硫分子向表面的扩散要稍慢于表面的氧化速度及随后的S02释放速度。
这也可以解释在外界有更高的氧气含量时所观察到的硫浓度峰值位置向远离聚合物表面方向偏移的现象。在低氧气分压下老化,同样存在含硫分子从本体向表面的扩散,但这些分子并没有转化为挥发物:而是聚集在表面。这不但可以解释在低氧气分压下老化后样品表面硫的高浓度值(13%,对比于初始的2%,或在空气中老化所得的5%),而且可以解释峰值出现在表面上的现象。而在高度真空下老化则观察不到硫浓度的峰值出现。中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家表示,这种现象是因在高度真空条件下释放到表面的含硫链段都易挥发而在老化时离开聚合物所致。
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