Microdielectric study of epoxy-amine systems: Gelation and relationships between conductivity and kinetics

Autor: Jean Pierre Pascault, Gérard Seytre, Jean Pascal Eloundou, Jean François Gerard, Gisèle Boiteux
Rok vydání: 1998
Předmět:
Zdroj: Die Angewandte Makromolekulare Chemie. 263:57-70
ISSN: 1522-9505
0003-3146
DOI: 10.1002/(sici)1522-9505(19981215)263:1<57::aid-apmc57>3.0.co;2-s
Popis: A low-Tg epoxy-amine system, based on the diglycidyl ether of butane-1,4-diol (DGEBD) and 4,9-dioxadodecane-1,12-diamine (4D), and a high-Tg epoxy-amine system, based on diglycidyl ether of bisphenol A (DGEBA) and 4,4´-methylenebis(3-chloro-2,6-diethylaniline) (MCDEA), were studied during isothermal curing by means of microdielectrometry. The first one, which was investigated from 40°C to 60°C, exhibits only a gelation phenomenon. The latter was studied from 80°C to 150°C. At these temperatures, gelation and vitrification phenomena occur. To observe gelation phenomenon from the dielectric curves, three different approaches were developed (inflexion point as gelation criterion, percolation theory, and correlation between conductivity and viscosity) which fail to describe the complete evolution of the epoxy-amine reactive systems during cure. This is due to the fact that at the gel point the macroscopic viscosity diverges whereas the conductivity values involve the ion motions, thus the local viscosities. So, there is no manifestation of gelation in the dielectric curves. The values of logσ/logσ0 vs. conversion x, where σ0 is the conductivity of the initial monomer mixture, give a single curve which can be fitted by a model proposed recently. In addition, a linear relation exists between log σ(x)/log σ0 and glass transition temperature, Tg(x). Thus, the combination of these relations with the modified Di Benedetto equation allows predicting kinetic and dielectric behaviors knowing the glass transition temperatures, the heat capacities, and the conductivities of the initial monomer mixture and of the fully cured network. Ein Epoxy-Amin-System mit niedriger Glasubergangstemperatur Tg auf der Basis des Diglycidylethers von Butan-1,4-diol (DGEBD) und 4,9-Dioxadodecan-1,12-diamin (4D) und ein Epoxy-Amin-System mit hoher Tg auf der Basis des Diglycidylethers von Bisphenol A (DGEBA) und 4,4´-Methylenbis(3-chlor-2,6-diethylanilin) (MCDEA) wurden wahrend der isothermen Hartung mit der Mikrodielektrometrie untersucht. Bei dem ersten System, das zwischen 40°C und 60°C gemessen wurde, wird lediglich Gelbildung beobachtet. Das zweite System wurde zwischen 80°C und 150°C untersucht, wobei sowohl Gelbildung als auch Glasbildung auftreten. Um die Gelbildung anhand der Dielektrizitatskurven zu verfolgen, wurden drei unterschiedliche Methoden herangezogen (der Inflexionspunkt als Gelbildungskriterium, die Perkolationstheorie und die Korrelation zwischen Leitfahigkeit und Viskositat), die jedoch alle bei der Beschreibung der vollstandigen Entwicklung der reaktiven Epoxy-Amin-Systeme wahrend der Hartung versagten. Die Ursache ist, das am Gelpunkt die makroskopische Viskositat divergiert, wahrend die Leitfahigkeitswerte Ionenbewegungen – also lokale Viskositaten – einbeziehen. Aus diesem Grund kann die Gelbildung nicht anhand der Dielektrizitatskurven beobachtet werden. Auftragen der log σ/log σ0-Werte (σ0 ist die Leitfahigkeit der ursprunglichen Monomermischung) gegen den Umsatz x ergibt eine Kurve, die nach einem kurzlich vorgeschlagenen Modell angepast werden kann. Auserdem besteht ein linearer Zusammenhang zwischen log σ(x)/log σ0 und der Glasubergangstemperatur Tg(x). Die Kombination dieser Beziehungen mit der modifizierten Di Benedetto-Gleichung erlaubt bei Kenntnis der Glasubergangstemperatur, der Warmekapazitat und der Leitfahigkeit der Ausgangsmonomermischung und des ausgeharteten Netzwerks Vorhersagen zum kinetischen und dielektrischen Verhalten.
Databáze: OpenAIRE
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