2.2硼酚醛固化环氧树脂的tga曲线

    图3给出了样品4个加热速率的tga曲线，从曲线的情况看，在500℃前，整个曲线只有一个台阶，说明样品分解过程比较简单，按照单一机制热解，同时表明硼酚醛树脂与环氧树脂已充分固化.从失重率来看，样品的成炭率接近30%，说明硼酚醛改性后环氧树脂具备耐烧蚀材料具有一定成炭能力的要求，这种性能是常用的胺类固化剂固化的环氧树脂所不具备的性能特征。

    图4是硼酚醛树脂固化的环氧树脂和n，n-二甲基苄胺固化的环氧树脂的tga曲线.根据试验研究，用量3%的n，n-二甲基苄胺就可以把环氧树脂固化，但是固化产物几乎完全失重，没有残炭形成；硼酚醛树脂做固化剂时，一般用量相对较大才能把环氧树脂全部固化，图4中是15%硼酚醛树脂的热重曲线，树脂的成炭率接近17%，原因可能是硼酚醛在环氧树脂交联结构中引入大量苯环，芳香族的结构往往有利于炭的形成，这是硼酚醛树脂能够提高环氧树脂的成炭率主要原因，苯环的增加利于改善树脂的耐烧蚀性能。

    按照硼酚醛树脂质量百分比含量，由低到高，分别为15%，20%，23%，25%及30%，在相同固化条件下，固化得到5种树脂，然后采用热重分析仪以相同试验条件，测试得到800℃热重曲线。测试结果表明随着硼酚醛含量的加大，树脂的成炭率增加，并且热分解温度(td)移向高温区。下面表1列出了硼酚醛含量(xpf)与树脂对应的成炭率(yc)及热分解温度数据。

    对于硼酚醛树脂固化的环氧树脂来说，随着硼酚醛树脂含量的增加，树脂的成炭率增加，硼酚醛树脂含量在上述范围内，树脂的成炭率与其含量呈现良好的线性关系，拟合表1中的实验数据，得到数学关系式为yc=1.26xpf-0.527，线性规律说明了对于硼酚醛树脂，其组成结构中成炭单元不因两种不同的固化体系受到影响，即硼酚醛-环氧树脂固化体系中，硼酚醛的成炭能力与单纯的硼酚醛树脂体系相同，此规律可以有助于研究人员通过调节两种树脂的组分配比，对武器装备设计不同成炭率的材料，这对于材料的配方设计具有重要意义，关系图见图6。

    根据gb4472-84，化工产品密度、相对密度测试通知试验标准，采用比重瓶法对树脂800℃热解的残炭进行了测试，密度为1.12g·cm-3，此结果要小于相同成炭条件下，单纯酚醛树脂生成炭的密度.相同的成炭条件与密度测试条件下，s157树脂炭的实密度为1.40g·cm-3，q913树脂炭的实密度为1.41g·cm-3，经过仔细分析，原因可能是在硼酚醛-环氧树脂体系中，虽然硼酚醛树脂的成炭量未受影响，但是由于整个体系的结构与单纯的硼酚醛树脂存在差异，导致生成了不同结构的残炭。

    2.6炭的微观结构与形态

    采用荷兰fei公司的quanta200型电子扫描电镜对残炭做电镜分析，残炭表面除了一些细小的灰尘，并没有观察到孔隙，因此树脂的残炭表面致密，并不存在大量空隙，这对于树脂用做烧蚀涂料、烧蚀胶粘剂等材料，自然地具有优势，见图7。

    图8是荷兰x’pertx射线衍射得到的扫描曲线，从曲线的形状分析，为无定形结构的碳，这与大多树脂的成炭结构一致。

    2.7热解动力学分析

    根据文献资料，ozawa-flynn-wall法适合于有机聚合物反应动力学参数的计算[8]，其方法为采用4个以上的升温速率?，得到一组随升温速率提高而向高温推移的热重曲线，如图3所示.倘若反应过程的反应机制不变，应为一组平行曲线，曲线斜率的变化，说明反应机制的改变。采用2、5、10及20℃/min4个升温速率，以ozawa法得到lg(dx/dt)~1/t关系，如图9所示。

    在图9中，在样品失重60%之前，大约550℃前，反应过程为一组平行曲线，体系活化能基本保持不变，约为200kj·mol-1，说明此阶段主要是一些表观活化能相似，类型相似的反应[9]。下面表2列出了ozawa法计算的质量损失分数、表观活化能(e1)、指前因子的对数形式(lg(a/s-1))结果。