摘要
环氧树脂作为一种热固性高分子材料，拥有出色的机械特性、抗化学侵蚀性、耐高温性和电气绝缘性等优点，因此应用于航空航天、复合材料和电子封装等领域。然而，传统的双组份环氧树脂体系存在粘度变化快、固化剂易氧化等问题。 鉴于此，本课题结合微胶囊技术，将胺类固化剂甲基-乙基双取代二胺（DMEDDM）微胶囊化，使其免受外界条件影响，进而与环氧树脂混合形成单组份环氧胶黏体系，并在一定条件下，微胶囊外壳发生破裂从而释放内部的DMEDDM，达到固化效果。 具体研究内容如下： （1）采用溶剂蒸发法，以DMEDDM为芯材，聚醚酰亚胺（PEI）为壳材，二氯甲烷（DCM）为溶剂，聚乙烯醇（PVA）为乳化剂，制备DMEDDM微胶囊（Mic-DMEDDM）。通过探究不同的制备工艺参数，包括：乳化剂用量、搅拌速率、乳化时间、芯壁质量比、油水体积比等，对所制备Mic-DMEDDM的粒径、形貌以及应用性能的影响，确定最佳制备工艺。采用红外光谱仪（FT-IR）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、激光粒度分析仪（PSA）、热重分析仪（TGA）等仪器表征微胶囊的特征官能团、表观形貌、内部结构、平均粒径及分布和热性能等。结果表明，Mic-DMEDDM最佳制备工艺条件为：乳化剂用量1.5wt.%、m芯∶m壁=1∶1、搅拌速率800rpm、乳化时间75min、V油∶V水=1∶2，在此条件下制备的Mic-DMEDDM呈现表面光滑、颗粒均匀的球形，且粒径分布集中，平均粒径为13.65μm，产率高达80%左右，包覆率约为70%，热稳定性相对于未微胶囊化的DMEDDM有所改善。为了减少原料使用量，提高经济效益，对制备过程中水相进行了重复利用。结果发现，经过多次循环使用后，依然能够保持微胶囊粉末的形貌规整和包覆完全，在循环使用七次后的产率能够达到73%左右，可以实现资源的有效利用。 （2）将未微胶囊化的DMEDDM和微胶囊化的Mic-DMEDDM分别混合到环氧树脂E-51中，形成两种单组份环氧胶黏体系DMEDDM/E-51和Mic-DMEDDM/E-51。通过差示扫描量热法研究了两种胶黏体系的非等温固化动力学和最佳固化工艺温度，同时利用粘度法探究了DMEDDM微胶囊化对环氧体系储存稳定性的影响。结果表明：在不同的升温速率下（5℃/min、10℃/min、15℃/min、20℃/min），Mic-DMEDDM/E-51的特征固化温度均高于DMEDDM/E-51。采用Kissinger和OFW法计算出DMEDDM/E-51和Mic-DMEDDM/E-51的表观活化能分别为50.78kJ/mol、55.07kJ/mol以及60.34kJ/mol、58.39kJ/mol，两种方法计算出的表观活化能数值相近，说明两种方法皆可行。通过Crane公式求得DMEDDM/E-51和Mic-DMEDDM/E-51体系固化反应级数为0.8597和0.8706，均小于1，说明两种体系的固化过程均为复杂过程。采用外推法，得到DMEDDM/E-51体系最佳固化温度为Ti=139℃、Tp=183℃、Tf=229℃，Mic-DMEDDM/E-51体系最佳固化温度为Ti=145℃、Tp=194℃、Tf=242℃。通过体系粘度的变化，发现微胶囊化可有效延长DMEDDM环氧胶黏体系的储存期，在45℃条件下可至少稳定43天。 （3）通过对DMEDDM/E-51和Mic-DMEDDM/E-51两种单组份环氧胶黏体系固化性能的测试，探究固化剂含量以及微胶囊化对DMEDDM环氧胶黏体系固化性能的影响。采用双臂万能材料试验机、电子万能试验机、ATR-FTIR、TGA等对环氧固化物进行了拉伸、弯曲、耐酸耐碱耐氧化、吸水吸油性、热稳定性等测试。结果表明：不同固化剂含量对固化性能有一定影响，最佳的固化剂含量为30phr；微胶囊化对DMEDDM环氧胶黏体系的固化性能有较小的影响。当固化剂含量为30phr时，Mic-DMEDDM/E-51的耐腐蚀性和DMEDDM/E-51相当，且两种环氧固化物的热稳定性较为接近。综上，微胶囊化对DMEDDM环氧胶黏体系，在提高其稳定性的同时，并未降低其应用性能。
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