Comparative studies on the curing kinetics and thermal stability of tetrafunctional epoxy resins using various amines as curing agents

The curing reactions of the epoxy resins tetraglycidyl diaminodiphenyl methane (TGDDM) and tetraglycidyl methylenebis (o-toluidine) (TGMBT) using diaminodiphenyl sulfone (DDS), diaminodiphenyl methane (DDM) and diethylenetriamine (DETA) as curing agents were studied kinetically by differential scanning calorimetry. The dynamic scans in the temperature range 20°–300°C were analyzed to estimate the activation energy and the order of reaction for the curing process using some empirical relations. The activation energy for the various epoxy systems is observed in the range 71.9–110.2 kJ·mol^–1. The cured epoxy resins were studied for kinetics of thermal degradation by thermogravimetry in a static air atmosphere at a heating rate of 10 deg·min^–1. The thermal degradation reactions were found to proceed in a single step having an activation energy in the range 27.6–51.4 kJ·mol^–1.

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Zusammenfassung Die Vernetzungsreaktionen der Epoxidharze Tetraglycidyl-diamino-diphenyl-methan (TGDDM) und Tetraglycidyl-methylen-bis(o-toluidin) (TGMBT) unter Verwendung von Diaminodiphenylsulfon (DDS), Diaminodiphenylmethan (DDM) und Diethylentriamin (DETA) als Vernetzungsmittel wurden kinetisch mittels DSC untersucht. Die dynamischen Scans im Temperaturbereich 20°–300°C wurden analysiert, um unter Anwendung einiger empirischer Gleichungen die Aktivierungsenergie und die Reaktionsordnung des Vernetzungsprozesses zu ermitteln. Die Aktivierungsenergie der einzelnen Epoxy-Systeme liegt im Bereich 71.9–110.2 kJ·mol^–1. An der ausgehärteten Harze wurde mittels TG in einer statischen Luftatmosphäre un deiner Aufheizgeschwindigkeit von 10 Grad/min die Kinetik des termischen Abbaues untersucht. Man fand, daß die thermiscehn Abbaureaktionen in einem Schritt ablaufen und ihre Aktivierungsenergie im Intervall 27.6–51.4 kJ·mol^–1 liegt.