美国麻省理工学院利用介电分析研究DGEBA/DDS环氧固化中离子电导率与Tg关联
2026-05-18 10:57
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维度网讯,美国麻省理工学院(MIT)的Bidstrup、Sheppard和Senturia在1989年发表的研究中,利用介电分析方法系统考察了双酚A二缩水甘油醚(DGEBA)与二氨基二苯砜(DDS)组成的环氧-胺体系在等温固化过程中的介电响应与玻璃化转变温度(Tg)之间的关联。

DGEBA是常见的双官能度环氧树脂,DDS则是航空航天级环氧树脂常用的胺类固化剂。研究人员首先在不同等温温度下测量了Tg随固化时间的变化,结果显示固化速率强烈依赖于温度——温度越高,Tg上升越快(图1)。

为建立介电响应与Tg的对应关系,研究团队在相同固化温度下同步测量了树脂的介电损耗因子,并以离子电导率的对数对时间作图(图2)。离子电导率是链段运动性的灵敏探针:随着交联反应进行,链段运动性下降,离子电导率随之降低,同时Tg升高。图2数据清晰显示,温度越高,离子电导率下降曲线越陡,即固化速率越快。

该团队进一步验证了Williams-Landel-Ferry(WLF)方程对离子电导率与Tg关系的适用性。WLF方程中的移位因子aT定义为温度T下电导率与Tg下电导率之比,C1与C2为常数。通过拟合等温数据,研究人员成功将离子电导率与Tg关联起来(图3),表明介电方法可作为加工过程中热固性树脂固化状态的原位监测手段。

这项研究证明,通过对环氧-胺体系进行精细的等温测量,离子电导率可以与Tg建立定量关系,并借助成熟的WLF方程进行建模。该工作为后续非等温(工业实际过程多为非等温)条件下的原位介电固化监测奠定了理论基础。

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