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《大连理工大学》 2011年
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羧基含量可调的聚芳醚酮合成及其增韧环氧树脂的研究

张彬  
【摘要】:环氧树脂是一种非常重要的热固性树脂,因其热稳定性好,收缩率低,机械强度高,粘结强度高及加工性好等优点,被广泛的应用于航空航天、建筑机械、绝缘材料及先进复合材料基体树脂等领域。但由于其固化后体系交联密度过高,导致固化物存在质脆,抗冲击和断裂韧性较差,限制了其在某些方面的推广应用。本文合成了一系列羧基含量可调的酚酞基聚芳醚酮,并将其用来增韧改性环氧树脂,详细分析了相邻交联点间聚合物链段长度对环氧树脂固化物力学性能、热学性能及断面形貌的影响。主要研究内容和结论如下: (1)以酚酞(PPH)、酚酞啉(PPL)和4,4’-二氟二苯酮(DFDPK)为原料,通过溶液缩聚的方法,合成了一系列具有不同羧基含量的聚芳醚酮共聚物PEK-L,使用红外光谱(FTIR)、凝胶渗透色谱(GPC)、差示扫描量热法(DSC)、热失重分析(TGA)等手段对其结构和性能进行了表征,并对其溶解性和拉伸性能进行了测试。结果表明,共聚物分子量分布窄,Mn在65000~83000范围内;玻璃化转变温度在220℃以上;热分解温度较高,羧基的引入使热分解温度略有降低,最高5%热失重温度为474℃;羧基的引入使聚合物的耐溶剂性增强;拉伸强度和拉伸模量随羧基含量的增加先升高后趋于平衡。 (2)按照110℃2h+140℃2h+170℃3h+200℃2h的工艺对环氧树脂体系进行了固化,通过DMA、DSC证明了聚合物已通过化学键完全嵌入到了环氧树脂网络中;研究了聚合物中羧基含量对固化物热学性能和动态力学性能的影响,结果显示,聚芳醚酮的加入提高了固化物的玻璃化转变温度和热分解温度,固化物的Tg和5%热失重温度随羧基含量的增多都有所提高;含羧基侧基聚芳醚酮的加入明显降低了环氧树脂体系的损耗因子,随着羧基含量的增加,固化物的损耗因子逐渐增大;固化体系在玻璃态和橡胶态下储能模量有所提高,随着羧基含量的增加,玻璃态时储能模量有小幅下降,而橡胶态时储能模量有所上升;通过经验公式计算求得,固化物交联密度随着聚合物中羧基含量的提高而增大。 (3)研究了相邻羧基间的链段长度对固化物力学性能和断面形貌的影响。改性环氧树脂弯曲强度无明显改善,弯曲模量略有降低,断裂应变有所改善;聚芳醚酮的加入有利于环氧树脂K1C和G1C的提高,相邻羧基间链段越长,断裂韧性越好;缺口冲击强度表现出了与断裂韧性相似的规律;SEM结构表明,固化物为均相体系,改性环氧树脂有明显的韧性断裂特征,相邻羧基间链段长度的减小使固化物向脆性断裂方向发展。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TQ323.5

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【参考文献】
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