玻璃化转变温度Tg与含水量的关系及其机理？

不同固化剂如何影响环氧树脂的玻璃化转变温度(Tg)？最近，湖南大学化学化工学院高分子研究所提出用分子动力学模拟方法研究环氧树脂的玻璃化转变温度(Tg)随固化剂结构的变化。他们首先建立了一些固化环氧树脂的简单分子模型，然后重复了一次分子动力学模拟(MD)。用模拟得到的数据制作V-T关系曲线，用曲线上的转折点确定Tg值。模拟值与计算值符合得很好，尽管与实验值相差很大。固化剂对Tg的影响可以通过分子动力学模拟定性得到。该方法对开发具有更好固化效果的固化剂具有潜在意义。玻璃化转变温度(Tg)决定了环氧热固性树脂材料处理和应用的温度范围，对了解其力学性能和其他性能非常有帮助，是这些材料的重要性能之一。因此，在设计和合成具有所需性能的新材料之前，预测Tg具有重要的应用价值。有许多方法可以预测固化环氧树脂的玻璃化转变温度。归纳起来，有L.E.Nielsen和DiMarzio提出的经验方程，也有Porter的基团贡献建模法、Bicerano的联系指数法等半经验方法。此外，分子模拟方法也是一种可选的方法。与上述方法相比，详细的原子模拟可以提供关于机理或原理的信息；从长远来看是很有吸引力的。然而，为了获得实用和有用的结果，这些模拟通常消耗昂贵的机器时间；它不适用于固化环氧体系的研究。

湖南大学本项目的目的是提出一种简单可行的方法来预测不同固化剂固化的环氧树脂的玻璃化转变温度。该方法包括两个步骤:构建分子模型和进行分子模拟。通过将模拟结果与计算或实验结果进行比较，验证了该方法的有效性。然后考察了固化剂对相应固化环氧树脂热固性的影响。实用的环氧体系通常包含以下主要成分:环氧树脂、固化剂、颜料、溶剂和其他助剂。但在本研究中，环氧体系仅局限于树脂组分和固化剂组分，这两种组分在实际应用中是不可或缺的。选用的树脂组分是单一的二缩水甘油双酚A (DGEBA)，固化剂组分是环氧体系中常用的双(4-氨基苯基)砜(DDS)和间二苯胺(PDA)，并有相应的固化环氧树脂的实验数据。因此，这项工作是一项初步研究，进一步的研究将包括其他主要组件的更实用的模型。

在建立了固化环氧体系的分子模型和玻璃化转变温度的分子动力学模拟后，对两种环氧体系模拟所得的数据集作了V-T曲线。Tg上下的数据点近似为直线，玻璃化转变温度确定为曲线的拐点，在该点对应的温度下体系体积发生剧烈变化。结果与计算值和实验值进行了明显的比较。分子动力学模拟的结果与QSPR的预测值符合得很好，但与实验值有较大偏差。这两种方法得到的结果与实验结果有较大差异，这可能主要是由于化学结构的交联效应不可忽略。用分子动力学模拟固化的简单模型预测了环氧树脂的玻璃化转变温度。在模拟中获得了一些关于玻璃化转变机理的知识。该方法可用于预测不同结构固化剂对Tg的影响。当开发新的环氧固化剂时，在模拟之前进行QSAR预测可以节省时间。为了预测Tg的绝对值，还需要进一步的研究