哈尔滨工业大学硕士学位论文
摘要
环氧树脂/酸酐体系具有低粘度、长适用期和贮存期、机械性能和热性能
好、固化收缩率小的优异特性，广泛用做纤维复合材料的树脂基体材料，但是
现有双酚A型环氧树脂E-54/酸酐MHHPA/叔胺BDMA体系，特别是脂环族环
氧树脂TDE-85/酸酐MHHPA/叔胺BDMA体系存在固化交联反应活性低的内
在科学问题，导致其存在固化温度高和固化时间长的成型加工技术问题，固化
温度高和固化时间长成为环氧树脂/酸酐体系在复合材料液体成型工艺中应用
的瓶颈问题。本论文以实际工程应用为出发点，基于环氧/酸酐开环共聚交联
反应机理，设计了两种高效复配催化剂体系，分别催化E-54环氧树脂分子结
构中的环氧环、TDE-85环氧树脂分子结构中的环氧环和酸酐固化剂MHHPA
分子结构中酸酐环的开环反应及其共聚交联反应，提高环氧树脂/酸酐体系的
固化反应活性，降低固化反应温度。
针对VIP成型工艺设计制备的E-54/MHHPA/催化剂I体系能够在80℃/4h
条件下完成固化，相比常规的E-54/MHHPA/BDMA体系的固化温度160℃下
降了80℃；针对RTM成型工艺设计制备的TDE-85/MHHPA/催化剂II体系能
够在130℃/3h条件下完成固化，相比常规使用的TDE-85/MHHPA/BDMA体
系的固化温度180℃下降了50℃。通过粘度测试、DSC、XPS、FT-IR、TGA、
SEM、和力学性能测试，分析了两种体系的流变特性、固化反应动力学、交联
结构、热性能和力学性能。结果表明，E-54/MHHPA/催化剂I树脂体系粘度在
40℃下低于500mPa·s，粘度升高至800mPa·s的时间大于2h；固化反应
活化能为68.96kJ/mol，在60℃/1h+80℃/4h固化的树脂浇铸体弯曲强度为
131.57MPa、拉伸强度为61.16MPa，Tg为90℃，热分解温度为303℃。针
对RTM成型工艺设计的耐热性TDE-85/MHHPA/催化剂II树脂体系，在40℃、
50℃、60℃下保持粘度低于800mPa·s的时间分别超过230min、190min、
80min，固化反应活化能为72.25kJ/mol，在70℃/2h+130℃/3h固化的树脂
浇铸体弯曲强度为149.5MPa，拉伸强度为59.80MPa，Tg达186℃，结果表
明，该催化脂环族环氧树脂/酸酐体系可用作RTM成型工艺树脂基体，在制备
大型结构复合材料制品具有广泛应用前景。
关键词：催化固化E-54/MHHPA体系；催化固化TDE-85/MHHPA体系；流变
特性；中温固化；复合材料
I
哈尔滨工业大学硕士学位论文
Abstract
Theepoxyresin/anhydridesystemhasexcellentcharacteristicsoflow
viscosity,longservicelifeandstorageperiod,goodmechanicalandthermal
properties,andlowcuringshrinkage,andiswidelyusedastheresinmatrix
materialforfibercomposites,buttheexistingbisphenolAepoxyresinE-
54/anhydrideMHHPA/tertiaryamineBDMAsystem,especiallythecycloaliphatic
ep