内应力、温度和水分对颜料环氧树脂体系湿热老化膨胀的影响

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本研究重点关注颜料（二氧化钛，20 wt%）、温度和水分对模型环氧树脂（DGEBA-DAMP）体系尺寸变化的影响。采用动态力学分析（DMA）原位定量测定厚度为120 μm的自由膜（含颜料和不含颜料）在不同温度（30、40、50和60°C）下的尺寸变化。结果表明，含颜料体系和不含颜料体系的行为存在显著差异，含颜料体系的膨胀量小于不含颜料体系。这种膨胀差异与含颜料体系中二氧化钛颗粒引入导致的内应力增加密切相关。研究了热膨胀行为，测定了热膨胀系数（CTE），含颜料体系的CTE低于不含颜料体系。进一步推导了吸湿膨胀，并将其与含水量关联。水分吸收与吸湿膨胀之间的关系揭示了两个主要规律：首先，水分与温度之间存在协同效应，导致膨胀量增加；其次，水/极性基团的相互作用机制控制了这些体系的膨胀动力学，高焓溶解度值支持了这一结论。网络的化学结构起主导作用。最后，对比了自由膜与涂层基体的膨胀行为。由于涂层/基体界面形成产生的残余应力，涂层表现出比自由膜更大的膨胀。利用简化的解析方法计算了这些应力，两个体系的应力值相当。

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