氨基酸作为环氧树脂生物基固化剂：网络结构与力学性能的关联性研究

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开发生物基热固性树脂替代品对于推进纤维增强复合材料的可持续发展至关重要。本研究以双酚A二缩水甘油醚（DGEBA）为基体，分别采用L-精氨酸、L-瓜氨酸、γ-氨基丁酸、L-谷酰胺、L-色氨酸和L-酪氨酸六种氨基酸作为生物基固化剂，系统评估了其对环氧树脂力学性能的影响。研究结果表明，不同固化剂制备的热固性树脂玻璃化转变温度（Tg）、杨氏模量（ET）、拉伸强度和断裂韧性因子（KIC）分别在98.1~188.3 °C、2.6~3.5 GPa、39.4~46.4 MPa和0.48~1.34 MPa·m0.5范围内变化，证明氨基酸固化剂可赋予环氧树脂多样化的热力学性能。通过动态力学分析（DMA）、拉伸、弯曲、压缩和紧凑拉伸试验，建立了官能度（f）、交联密度（νC）、Tg、ET、压缩屈服强度（σCy）、模式I断裂韧性（KIC）、断裂能（GIC）和塑性区直径（dp）之间的关联性。结果表明，交联密度与Tg、ET、σCy呈强正相关，与KIC、GIC、dp呈强负相关。这表明DGEBA/氨基酸体系的交联密度对热力学性能具有决定性影响，但该类热固性树脂难以同时兼具高刚性强度和高韧性。

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