超過90%的環(huán)氧材料是基于雙酚A（BPA）和環(huán)氧氯丙烷的反應(yīng)，產(chǎn)生雙酚A的二縮水甘油醚（DGEBA）。雙酚A是一種石油化工化合物，是一種雌激素受體拮抗劑。因此，BPA被歸類為致癌誘變劑和再毒性物質(zhì)（CMR），在許多國家受到限制性法規(guī)的約束。專注于航空航天和空間應(yīng)用，眾所周知，這些領(lǐng)域中使用的熱固性材料具有良好的熱機械性能、抗吸濕性、與基板和纖維的良好兼容性等。
 

研究思路：

2、設(shè)計一個簡單的固化方案，這意味著低聚合溫度，對于工業(yè)規(guī)模擴大是可行的。

DSC研究的主要目的是確定所設(shè)計配方的固化和后固化的最佳參數(shù)。根據(jù)已報道的研究，航空航天應(yīng)用中環(huán)氧樹脂制造的固化溫度區(qū)間在120至135°C之間，可以提高到180°C。與含有DGEVA的同配方相比，基于TGPh的配方與MNA或HMPA酸酐的反應(yīng)起始溫度較低，約為60−75°C。同時，與DGEVA配方（ΔTreaction～80°C）相比，基于TGPh的配方具有更大的固化溫度間隔（ΔTreact～160°C）。這些結(jié)果可能與TGPh～3.6與DGEVA～2相比具有更高的官能度有關(guān)。對于TGPh和DGEVA體系，由1MIM引發(fā)的配方的固化行為出現(xiàn)具有肩部的復(fù)雜放熱峰，而在由2E4M引發(fā)的配方，交聯(lián)反應(yīng)的特征是單個放熱峰。主要放熱峰中肩部的存在可歸因于伴隨共聚的環(huán)氧均聚。因此，2E4M在這里選擇性地有利于環(huán)氧/酸酐共聚反應(yīng)，形成占主導(dǎo)地位的聚酯熱固性樹脂。

TGPh系統(tǒng)在更密集的交聯(lián)之間傳導(dǎo)較短鏈片段的相同趨勢，而DGEVA材料的特征是摩爾質(zhì)量更高的片段和密度更低的網(wǎng)絡(luò)。因此，環(huán)氧官能度對主鏈的濃度、網(wǎng)絡(luò)的形成和最終的結(jié)構(gòu)起著重要作用。

通常，降解的第一步與低分子量組分的分解有關(guān)，如MNA/HMPA硬化劑或1MIM/2E4M引發(fā)劑。將材料的熱穩(wěn)定性與DSC研究的交聯(lián)行為聯(lián)系起來，可以觀察到，含有HMPA的配方顯示出優(yōu)于含有MNA的配方的反應(yīng)焓，這一事實除了化學(xué)結(jié)構(gòu)外，還可能影響與初始熱降解的微小差異。主要降解步驟發(fā)生在250至540°C的溫度范圍內(nèi)。TGPh樹脂的最大降解速率峰值可在369−379°C左右觀察到，而DGEVA系統(tǒng)的Tdmax可在399−409°C下觀察到，這取決于酸酐的性質(zhì)。第一階段代表了主要的降解步驟，即熱解，MNA為60%至70%，HMPA為72%至84%的材料的質(zhì)量損失百分比。在這一步驟中，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生熱解，脂肪鏈斷裂，小分子損失。質(zhì)量損失約為15−35%的第二個降解階段發(fā)生在560°C以上，這是芳環(huán)、C−C鍵和其他官能團熱氧化降解的特征。

生物基碳含量（BCC）是在Pan等人的研究基礎(chǔ)上確定的，其中在第一步中計算了每種化合物的碳百分比，然后計算了所有配方的生物基炭含量。本文兩種環(huán)氧單體都是由可再生化合物間苯三酚和香草醛醇與生物基環(huán)氧氯丙烷（以甘油為可再生原料生產(chǎn)）縮水甘油化合成的化合物，因此它們是100%生物基的，而HMPA和MNA也是100%石化基的化合物。所設(shè)計系統(tǒng)的生物基有機碳（BOC）數(shù)據(jù)列于表4中。對于所有開發(fā)的材料，可以看到BCC的值比較接近，范圍在55%到61%之間。已知生物質(zhì)塑料的最小可接受百分比實際上約為材料總重量的25%。因此，設(shè)計的TGPH和DGEVA熱固性塑料滿足所需標準。

材料的WAs在浸泡約300小時后達到飽和階段。吸水值在1.5%和1.95%之間，除了TGPh-MNA_2E4M基質(zhì)，其在浸泡15天后獲得約2.8%的含水量平衡。

研究結(jié)論：