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《河北大学》 2009年
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环氧基与胺基-POSS改性通用环氧树脂的固化动力学与热性能的研究

孔德娟  
【摘要】:本文目的在于合成低成本的环氧基和胺基-笼型倍半硅氧烷(POSS)单体,然后制备成含有笼型倍半硅氧烷的有机-无机纳米杂化材料,探讨其形成原理、组成、结构和性能等方面之间的关系。本文通过LC/MS、DSC、TBA、TG和x-射线能谱仪等对笼型倍半硅氧烷的结构进行了表征,研究了POSS/环氧树脂杂化体系的固化动力学和热性能。主要包括以下几个方面: (1)通过水解缩聚法合成八聚体r-环氧丙氧丙基笼型倍半硅氧烷G-POSS,以甲基四氢苯酐为固化剂(MeTHPA),与双酚-A环氧树脂(BPAER)制备成不同配比的有机/无机杂化材料,探讨了G-POSS加入量对G-POSS/BPAER/MeTHPA杂化树脂的固化行为和热性能的影响。研究结果表明:G-POSS与BPAER相容性较好,可共同固化;其非等温固化行为适用于Sestak-Berggren自催化模型,分析讨论了固化反应机理,证明改性后环氧树脂的耐热性有显著提高。 (2)为降低G-POSS环氧树脂的官能度,合成了含有部分甲基的笼型倍半硅氧烷环氧树脂(GM-POSS)。用DSC,TG,TBA和x-射线能谱仪研究了GM-POSS/双酚-A环氧共混物与甲基四氢苯酐(MeTHPA)的固化过程及热性能。结果表明固化反应的平均活化能Ea随GM-POSS含量的增加呈现先降低后增加的趋势;固化树脂的玻璃化转变温度、热分解温度及热残余量均随GM-POSS加入量的增加而提高;热降解动力学分析表明,杂化树脂的分解主要分两步进行,且均服从一级反应动力学。 (3)合成了笼型β-氨乙基-γ-氨丙基倍半硅氧烷(POAAS),并以此固化邻甲酚醛环氧树脂(o-CFER),制备成不同配比的纳米复合材料,探讨了其固化行为、热性能、力学性能及介电性能。研究结果表明平均活化能为58.42kJ/mol,固化反应遵循Sestak-Berggren自催化模型,Tg随POAAS含量的增加呈现先增加后降低的趋势,当N=0.50时,Tg达最大值为107℃,层压板材料具有更高的拉伸强度、冲击强度和良好的介电性能。
【学位授予单位】:河北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:O631.5

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【参考文献】
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