Physicochemical changes in epoxy-amine systems studied by ionic conductivity and ionic carriers mobility measurements

• Autorzy: Friedrich K. , Ulański J. , Boiteux G. , Seytre G.

Warianty tytułu

PL

Badanie zmian fizykochemicznych w układach epoksydowo-aminowych za pomocą pomiarów przewodnictwa jonowego i ruchliwości nośników jonowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The main objective of this work was to find the correlations between the ionic conductivity, viscosity and physicochemical changes occurring during the isothermal cure of the epoxy-amine systems. The studies of the ionic conductivity evolutions have been performed using dielectric and direct-current techniques. The measurement data were compared with the ion mobility values evaluated from the time-of-flight investigations and with the dynamic viscosity determined by dynamic mechanical analysis. Different epoxy-amine reacting systems have been analyzed: the diglycidyl ether of bisphenol A with diamino-4,4'-dimethyl-3,3'-dimethyldicyclohexylmethane (DGEBA-3DCM) which gelates and vitrifies during the cure and the diglycidyl ether of 1,4-butanediol with 4,9-dioxa-1,12-dodecane diamine (DGEBD-4D) which only gelates during its polycondensation. It was found that even with an appearing of gelation or viscoelastic properties the conduction process could be described as thermally activated. The inconsistencies between ionic conductivity and ion mobility evolutions indicate that the concentration of the mobile charge carriers in the medium changes during the reaction. It was also observed that the vitrification could be responsible for the large changes of free volume in the system influencing the ionic conduction mechanism and therefore the ionic conductivity evolutions. It was also found that the Stokes's law is fulfilled at the beginning of the cure only.

PL

Głównym celem tej pracy było znalezienie korelacji pomiędzy przewodnictwem jonowym, lepkością oraz zmianami fizykochemicznymi pojawiającymi się podczas izotermicznego utwardzania układów epoksydowo-aminowych. Badania zmian przewodnictwa jonowego dokonane zostały przy użyciu technik dielektrycznych i stałoprądowych (rys. 2-6). Następnie wyniki pomiarów porównano z wartościami ruchliwości jonów oszacowanymi z badań czasu przelotu jonów metodą time-of-flight (TOF) oraz z wartościami lepkości dynamicznej określonymi metodą dynamicznej analizy mechanicznej (DMA) (rys. 7). Analizowano różne układy reaktywne epoksydowo-aminowe: eter diglicydowy bisfenolu A z diamino-4,4'-dimetylo-3,3'-dimetylodicyklohexylometanem (DGEBA-3DCM), który żeluje i ulega zeszkleniu podczas procesu utwardzania oraz eter diglicydylowy 1,4-butanodiolu z 4,9-dioksa-1,12-dodekano diaminy (DGEBD-4D), który podczas polikondensacji wyłącznie żeluje (tabela 2). Stwierdzono, że nawet w przypadku pojawienia się żelowania lub właściwości elastycznych proces przewodzenia może być opisany jako aktywowany termicznie. Niezgodności pomiędzy zmianami przewodnictwa jonowego i ruchliwości jonów wskazują, że w procesie utwardzania następują zmiany koncentracji ruchliwych jonów. Wykazano, że prawo Stokesa może być spełnione wyłącznie na początku procesu utwardzania.

Słowa kluczowe

EN

epoxy resins' isothermal cure; ionic conductivity; ionic carriers' mobility; time-of-flight of ionic carriers; direct-current measurements; dielectrometry

PL

izotermiczne utwardzanie żywic epoksydowych; przewodnictwo jonowe; ruchliwość nośników jonowych; czas przelotu nośników jonowych; pomiary stałoprądowe; dielektrometria

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2006
• Tom: T. 51, nr 9
• Strony: 648--655
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz.

Twórcy

autor

Friedrich K.

autor

Ulański J.

autor

Boiteux G.

autor

Seytre G.

• Technical University of Łódź, Department of Molecular Physics (K-32), ul. Żeromskiego 116, 90-924 Łódź, Poland,

Bibliografia

• 1. Eloundou J. R, Feve M., Gerard J. E, Harran D., Pascault J. R: Macromolecules 1996,29,6907.
• 2. Eloundou J. R, Feve M., Gerard J. E, Harran D., Pascault J. R: Macromolecules 1996,29,6917.
• 3. Deng Y, Martin G.: Polymer 1996,37,3593.
• 4. Stephan E, Fit A., Duteurtre X.: Polym. Eng. Sci. 1997, 37,436.
• 5. Girard-Reydet E., Riccardi C. C, Sautereau H., Pascault J. R: Macromolecules 1995,28, 7599.
• 6. Simpson J. G., Bidstrup S. A.: J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 1995,33,55.
• 7. Mijovic J., Andjelic S., Fitz B., Zurawsky W., Mondragon L, Bellucci E, Nicolais L.: J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 1996,34,379.
• 8. Casalini R., Corezzi S., Livi A., Levita G., Roiła P. A.: J. Appl Polym. Sci., 1997,65,17.
• 9. Wasylyshyn D. A., Johari G. R: J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 1997,35,437.
• 10. Stephan E, Seytre G., Boiteux G., Ułański J.: J. Non-Cryst. Solids 1994,172—174,1001.
• 11. Friedrich K., Vinh-Tung C., Boiteux G., Seytre G., Ułański J.: J. Appl Polym. Sci. 1997,65,2529.
• 12. Koike T.: Polym. Eng. Sci. 1993,33,1301.
• 13. Friedrich K., Ułański J., Boiteux G., Seytre G.: Polimery 2006,51,264.
• 14. Mijovic J., Bellucci E: TRIP, Elsevier 1996, 4, No. 3, 74.
• 15. Friedrich K., Ułański J., Boiteux G., Seytre G.: IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, Dielectrics and Electrical Insulation Society 2001, 8,572.
• 16. Ułański J., Friedrich K., Boiteux G., Seytre G.: J. Appl Polym. Sci. 1997, 65,1143.
• 17. Gallone G., Levita G., Mijovic J., Andjelic S., Rolla R A.: Polymer 1998,39,2095.
• 18. Johari G. P, Wasylyshyn D. A.: J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 2000,38,122.
• 19. Senturia S. D., Sheppard N. E: Adv. Polym. Sci. 1986, 80,1.
• 20. Feve M.: Annales des Composites 1986, l—2, 7.
• 21. Watanabe M., Sanui K., Ogata N., Kobayashi T., Ohtaki Z.: J. Appl Phys. 1985, 57,123.
• 22. Wasylyshyn D. A., Johari G. R: J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 1997,35,437.