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第 4 期高分子通报· 1 ·
专论
环氧树脂体系固化反应及其复合材料介电性能
陈平1 , 陈辉2 , 蹇锡高1 , 高巨龙2 , 张岩2
(1 大连理工大学高分子材料系,大连 116012 ;
2 国家树脂基复合材料工程技术研究中心,哈尔滨 150036)
摘要:环氧树脂是一类综合性能优异的热固性高分子材料,作为胶粘剂、复合材料用树脂基体、
涂料等形式广泛应用于电子电气、机械制造、化工防腐、航空航天等众多领域中,成为各工业领域中
不可缺少的基础材料。本文综述了本研究室在咪唑环氧树脂体系,稀土有机化合物、叔胺羧酸复
盐酸酐环氧树脂体系,氰酸酯环氧树脂体系,硼胺络合物环氧树脂体系的固化反应机理、固化反
应动力学及其固化物结构与性能关系,纤维含量、排列方向、偶联剂种类等对玻璃纤维增强环氧树
脂基复合材料及其界面介电性能的影响等 6 个方面的研究进展。
关键词:环氧树脂; 咪唑; 酸酐; 硼胺络合物; 氰酸酯; 树脂基复合材料
环氧树脂是一类具有良好粘接、耐腐蚀、电气绝缘、高强度等性能的热固性高分子合成材料,已
广泛地应用于多种金属与非金属的粘接、耐腐蚀涂料、电气绝缘材料、玻璃钢复合材料等的方面。
在电子、电气、机械制造、化工防腐、航空航天、船舶运输等许多工业领域中具有重要的作用,与其它
材料相似,材料结构与性能之间存在着密切的联系。环氧树脂基体材料在固化反应过程中,由于采
用的固化剂,促进剂种类不同,即使采用相同的固化剂和促进剂,由于采取的固化工艺制度不同,都
将导致环氧树脂体系按照不同的反应历程进行固化反应,从而导致形成不同的固化物交联结构,因
此,最终的固化物性能千差万别。所以通过对环氧树脂体系固化反应机理,固化反应动力学参数等
基础研究工作,可以更加全面系统地掌握其固化反应过程的基本规律,在此基础上进行有关分子结
构设计和配方优化设计,以便为制得综合性能优异或具有某种特殊性能的固化物提供理论依据。
纤维增强树脂基复合材料是目前技术比较成熟,应用最为广泛的一类复合材料。它的力学性
能可以通过改变纤维含量和排列方向来进行设计(1) 。树脂基复合材料中增强体和树脂基体接触构
成的界面,是一层具有一定厚度,结构随基体和增强体而异,与基体性能有明显差别的新相。它是
增强体与基体连接的“纽带”,也是应力及其它信息传递的“桥梁”。界面是复合材料极为重要的微
结构,不仅影响复合材料的力学性能,而且对其介电性能、线膨胀系数、固化应力等性能也将产生极
为重要的影响。因此深入研究树脂基复合材料的纤维含量、排列方向和界面性质、纤维的表面状态
等对宏观介电性能的影响规律,是获得高电气绝缘制品的关键。然而,在目前浩如烟海的文献报道
中,这些性能设计和界面表征方法的研究都是真对力学性能而言的,即主要集中在结构型复合材料
基金项目:国家“九五”重点科技攻关(98 A28 01 17) ;国家“863”(863 410 7 5) 及大连市优秀青年基金项目;
作者简介:陈平,教授、博士生导师。先后主持完成国家科技攻关、军工配套和省部级科技基金项目 10 余项。获
国家发明奖 1 项,省部级科技奖多项。发表学术论文 60