环氧丙烯酸酯树脂固化，环氧丙烯酸树脂是橡胶还是塑料
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引言环氧树脂是传统的通用热固性树脂，广泛应用于结构粘合剂、防护涂料、复合材料和电子芯片元件的树脂基体。但其韧性低、脆性高、易断裂等缺点限制了其在需要高机械强度和高冲击韧性领域的应用。因此，提高环氧树脂的韧性已成为国内外学者的研究热点。
研究表明，通过引入高韧性环氧丙烯酸树脂链段或添加刚性纳米无机颗粒可以达到补强效果。当纳米二氧化硅添加到环氧树脂中时，发现二氧化硅颗粒的添加可以通过扩展和抑制裂纹的萌生并引起裂纹周围的塑性变形来达到增强环氧树脂的目的。
然而，纳米材料在制备过程中容易发生团聚，难以提高在环氧基体中分散的均匀性或提高增强纳米粒子中纳米颗粒与环氧基体的结合力。以甲基四氢邻苯二甲酸酐为固化剂对聚丙二醇二缩水甘油醚（PPGDGE）与E51环氧树脂进行共固化，结果表明PPGDGE的加入提高了体系的韧性。
POSS是一种有机和无机材料相结合的多功能材料。其Si-O-Si键形成纳米级三维结构。在聚合物中添加POSS 可以提高热稳定性并保持低介电性能。 POSS独特的三维笼状刚性结构有助于提高涂层的力学性能，并且POSS的添加显着提高了环氧树脂的断裂韧性。
本文通过自由基聚合将具有独特性能的nanoPOSS引入到高韧性丙烯酸树脂链段中制备了杂化环氧丙烯酸树脂，并通过在制备的杂化环氧丙烯酸树脂中添加改性剂制备了复合涂层。该涂层采用环氧树脂E51配制而成，具有良好的热稳定性，同时显着提高韧性、硬度和疏水性。
对于丙烯酸树脂部分，准备Mb和BA的混合溶剂（质量比1:1）。在45下向10gMb/BA混合溶剂中添加15.36gBAc、10.4gSt、5.70gAGE、0.1573gAIBN和适量的POSS。 C，记录为A溶液。
将1/3A溶液和25.00 g Mb/BA混合溶剂加入装有温度计和回流冷凝器的三颈烧瓶中，升温至80，恒温搅拌20分钟，然后加入剩余的解决方案。以恒定速率滴加2/3A溶液和0.1573g TGA。滴加完成后，继续孵育反应4小时，最后通过旋转蒸发去除溶剂和不参与反应的单体，得到POSS-co-APA树脂。
合成路线如图1所示。基材处理：载玻片首先在超声波水浴中清洗，然后再次在丙酮和蒸馏水中清洗，并在使用前在对流烘箱中于70C 下干燥。使用前，将马口铁抛光，用丙酮和蒸馏水清洗，并在70的对流烘箱中干燥。
将环氧树脂E51和POSS-co-APA按不同质量分数混合后，按比例加入环氧固化剂D230（质量比1:0.25），制备涂料混合物。取适量混合溶液，用150m丝将其均匀涂抹于处理过的基材表面，室温放置30分钟，然后放入120烘箱中固化。
采用傅里叶变换红外光谱仪对样品进行分析，扫描范围为4004500 cm-1，扫描次数为32次，分辨率为4 cm-1。取适量样品，涂在导电粘合剂上，并使用场发射扫描电子显微镜表征形态。调整EM探测器的工作距离为5.0 mm，选择加速电压为5 kV，观察样品的断裂形貌。
使用热重分析仪在N2 环境下测量样品质量和温度之间的关系。通过以10 C/min 的加热速率从室温加热至600 C，对每个聚合物样品进行热重分析测试。样品具有标准尺寸的哑铃形状，样品尺寸为50mm5mm1mm。测量采用万能试验机，拉伸速度为5mm/min。同一样品测试五次或更多次，最后结果取平均值。
使用接触角测试仪测量涂层的静态接触角，并收集5L去离子水作为测试液。每个样品在五个不同区域进行测量，取平均值作为最终测量结果。将配制好的涂料涂在马口铁上，置于附着力测试仪上，负载为500g，采用圆形法测定涂料附着力。
测量完成后，在样品划痕上标记七个位置，并将其分为七个相应的级别。按严重程度降序观察各部位的划痕程度，评价油漆的附着力。 1 级为最高，7 级为最低。
图3显示了环氧树脂的物理性能。两种化合物在910 cm-1处都有属于环氧基团的红外吸收峰。图3(b)中1153 cm-1处的吸收峰是POSS中Si-O-Si的红外吸收峰，同时在1153 cm-1处可以看到不饱和C=C双键的红外吸收峰1153 cm-1. 你可以1638cm-1.消失，证明目标产物合成成功。
在3437~3516 cm-1处有一个很宽的红外吸收峰，这可能是由于多聚后游离-OH产生的分子的氢键吸收峰。经分析，部分羟基源自巯基乙酸（TGA）。一些环氧基团可以在巯基乙酸的影响下发生开环反应，产生羧基和其他羟基。
从图4和表1可以看出，POSS-co-APA树脂的起始分解温度（T5%）为245.08~267.17。
当POSS质量为反应单体总质量的3%时，POSS-co-APA具有较高的初始分解温度，比含9% 高的POSS-co-APA树脂的初始分解温度高2.1% 。原因是3% POSS通过自由基聚合与APA树脂化学键合进行杂化改性。
当POSS的质量分数达到9%时，体系中的部分POSS不再接枝到APA树脂上，因此POSS上的有机官能团首先发生热分解。
当树脂受热失重率达到50%时，树脂主链会热分解，半衰期温度（失重率达到50%时的温度）升高至9%>3% >7%>5%>1%，这表明随着POSS含量的增加，树脂的热稳定性趋于提高。系统中的残余碳百分比随着POSS含量的增加而增加。这是由POSS 燃烧后产生的氧化硅化合物引起的。
表2为采用D230作为环氧固化剂，在不改变固化温度（120）的情况下，考察改性剂添加量对环氧涂层硬度和附着力影响的结果。
从表2可以看出，随着POSS-co-APA用量的增加，涂层硬度先增大后减小。这是因为APA作为线型丙烯酸树脂，添加一定量时具有增强环氧涂膜的作用，但随后涂膜表面硬度下降的同时，丙烯酸的作用被丙烯酸的引入所抵消。 POSS。这是为了因此，POSS-co-APA对环氧涂层在提高涂层整体硬度方面发挥着积极作用。
表中涂膜硬度下降的原因是，当环氧树脂与固化剂的比例一定时，由于改性剂的添加，体系的固化程度变得低于最佳值，并且取决于环境条件下，氧树脂的硬度会降低，这可能是因为它不硬化。参与固化反应。
另一方面，增加改性剂含量会增加环氧涂层的附着力。这是因为改性剂的环氧基团与胺基反应生成大量的-OH，提高了环氧涂层的附着力。
图5显示，随着POSS-co-APA添加量的增加，固化环氧产物的拉伸强度先增加后减弱。当质量分数为3%时，环氧固化物的拉伸强度下降。产品增加并达到最大强度。 POSS-co-APA之所以能增强环氧树脂，是因为POSS-co-APA链段含有环氧基团和苯环，与环氧树脂充分混溶，有助于环氧固化物的交联密度的提高，因为它是有利的。改善；二是刚性苯环和POSS提高了环氧固化物的拉伸性能。
同时，改性后的环氧固化物的断裂伸长率显着增加，表明环氧固化物具有良好的延展性。当质量分数为5%时，断裂伸长率为质量分数1%时的1.26倍。图6显示环氧树脂固化后，其截面具有交联层状断口形貌。随着POSS-co-APA添加量的增加，断面形貌逐渐变得粗糙并发生韧性断裂，质量分数为1%时，凝固材料断口出现少量枝条，当质量分数为1%时，凝固材料断口出现少量枝条， 1%，凝固材料出现断口，表面出现少量枝条。质量分数达到5%，断口出现大量裂纹和裂纹分支。随着POSS-co-APA添加量的逐渐增加，断裂面逐渐从粗糙状态转变为光滑状态，这是因为POSS起到了不可穿透的�**锏淖饔茫盐仆淝牧顺寤髁Γ蛭盐票蛔璧膊鹄础Ｋ┕８男约辆哂辛己玫那炕Ч蛭芰亢土Ｗ涌梢苑乐蛊苹敌粤盐频男纬伞�
此外，POSS-co-APA可以通过环氧基团的开环交联参与固化反应，从而在固化树脂的网络结构中引入柔性的Si-O-Si分子链。 Si结构赋予树脂在外力作用下发生塑性变形的能力，从而耗散冲击能并增加韧性。
从图7和表3可以看出，改性环氧固化物的T5、T50、Tmax均呈现逐渐升高的趋势，分解后的残碳值也逐渐升高。分解温度的逐渐升高证明改性剂的加入提高了体系的热稳定性。热重分析还表明，随着改性剂添加量的增加，体系残留量也逐渐增加。这是因为POSS热解后形成SiO2并附着在主链上以保护聚合物并防止聚合物降解。链被进一步分解，从而显着提高材料的热稳定性。
由表4可知，改性剂的添加对环氧涂层的疏水性起到积极作用，并且涂层的疏水角随着POSS-coAPA添加量的增加而增大。当POSS-co-APA的质量分数达到3%时，环氧涂层成为疏水性涂层，但当POSS-co-APA的质量分数超过7%时，涂层表面的疏水性保持不变。
结论综上所述，通过自由基聚合将POSS引入到线性环氧-丙烯酸树脂体系中，成功制备了POSS杂化环氧-聚丙烯酸树脂。 POSS-co-APA作为E51体系的改性剂，含有大量的苯基和POSS纳米颗粒，可以与环氧树脂混溶并参与环氧树脂的固化反应，同时提供良好的固化反应。被形成。与基体树脂的界面相互作用增加了固化树脂的交联密度。
因此，改性环氧热固性树脂同时具有强度和韧性的特性，与纯环氧树脂相比，所有物理和化学性能均得到改善，POSS-co-APA已被证明是一种有效的环氧树脂改性剂。将-co-APA作为改性剂添加到环氧树脂E51体系中，制备复合涂层（PED）。不同POSS-co-APA改性剂用量对复合涂层性能的影响。此外，由于POSS单体价格昂贵，该研究小组计划探索更便宜、更容易获得的替代品，从而降低生产成本并扩大该材料的应用场景。该方法解决了纳米粒子易聚集、丙烯酸树脂与环氧树脂不相溶的问题，可为环氧树脂改性提供参考。