Kinetics of the curing reaction of selected epoxy resin-amine systems

The paper is a review of authors' research works on curing reaction of some commercial and synthesized by them epoxy resins (among others - with liquid crystalline fragments). As curing agents 5 aromatic diamines differing in chemical structure were used. The results of investigation of curing kinetics by differential scanning calorimetry (DSC) confirm the significant effect of heating rate (up to 20 oC/min) on the process. It was found, for example, that for small heating rate (2-5 oC/min) DSC thermograms of epoxy resins with liquid crystalline fragments show double exothermic peak contrary to the thermograms of typical epoxy resins showing single exothermic peaks. This phenomenon is attributed to the formation of smectic structure during the curing (at temp. 132-162 oC). Usefulness of three various kinetic models (by Barret, Borchardt-Daniels or Kissinger) describing the curing process investigated have been compared.

---

Artykuł przedstawia przegląd własnych prac dotyczących reakcji utwardzania niektórych handlowych i syntetyzowanych przez autorów żywic epoksydowych [handlowej żywicy epoksydowej typu diglicydylowego eteru bisfenolu A (DGEBA), diglicydylowego eteru 4,4'-bifenolu (DGEBP), trzech różniących się podstawnikiem R we wzorze ogólnym (II) czerofunkcyjnych żywic epoksydowych otrzymanych na podstawie tetraglicydylowych pochodnych różnych diamin, a także związku epoksydowego zawierającego mezogeniczny fragment bifenylowy (DGEBP) bądź naftalenowy (DGEDHN)]. Jako utwardzacze zastosowano 5 różniących się budową chemiczną diamin aromatycznych (tabela 1). Wyniki badania kinetyki utwardzania metodą różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC, rys. 1-3, tabele 4 i 5) świadczą o istotnym wpływie szybkości ogrzewania (do 20 oC/min) na ten proces. Stwierdzono m.in., że w warunkach małej szybkości ogrzewania (2-5 oC) na termogramach DSC żywic epoksydowych z fragmentami ciekłokrystalicznymi (np. DGEBP, rys. 4) występuje podwójny pik egzotermiczny, w przeciwieństwie do termogramów typowych żywic epoksydowych z pojedynczym pikiem egzotermicznym. Zjawisko to przypisano tworzeniu się w trakcie utwardzania (temp. 132-162 oC) struktury smektycznej. Porównano przydatność trzech różnych modeli kinetycznych (Barretta, Borchardta-Danielsa i Kissingera, tabela 5) do opisu badanego procesu utwardzania.