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《武汉理工大学》 2007年
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柔性侧链环氧树脂的合成、结构与性能研究

蔡浩鹏  
【摘要】: 环氧树脂是航天、航空及国防领域最常用的热固性聚合物,该类树脂具有优异的热稳定性、电绝缘性能和物理、机械性能,但其固化物质脆、不耐冲击和容易应力开裂。为了提高环氧树脂的韧性,一个成功的方法是在环氧树脂或固化剂主链中引入柔性链段。这种方法虽然能有效提高环氧树脂的韧性,但环氧树脂固化物的玻璃化转变温度、强度和模量也随之大幅度下降,改性后的聚合物材料只适合作为胶粘剂等非结构材料使用,无法用作高性能结构复合材料的基体。本文首次提出在环氧树脂链上接枝长的一端“自由”的柔性聚醚侧链分枝提高环氧树脂韧性的改性思路,达到提高环氧树脂韧性而不降低树脂固化物的强度和模量的目的。系统地研究了聚醚柔性侧链环氧树脂的合成、固化物结构和性能的关系,分析了柔性侧链的网络结构,揭示了柔性侧链环氧树脂的增韧机理,为环氧树脂的增韧改性提供了一种新的方法。 首先以1:1二乙二醇单丁醚(Mw=162)、甲苯2,4-二异氰酸酯(TDI)和双酚A型环氧树脂为原料,利用TDI邻对位-NCO反应活性的差异和双酚A型环氧树脂中羟基的反应活性,控制反应条件合成了具有二乙二醇单丁醚侧链的环氧树脂。采用傅立叶变换红外光谱(FTIR)、测定环氧值的变化等方法对合成的侧链环氧树脂进行结构表征,证实合成过程中环氧树脂的羟基发生了反应,而环氧基团没有变化。并通过改变二乙二醇单丁醚为不同分子量(Mw=450,1200,2000)的聚乙二醇单甲醚(mPEG)合成了含有不同侧链长度的环氧树脂。 为了确定侧链环氧树脂的固化工艺参数,采用非等温DSC法研究了环氧树脂/甲基四氢邻苯二甲酸酐(MeTHPA)固化反应机理。研究表明,侧链的引入及含量对环氧树脂的固化反应机理没有影响,和纯环氧树脂一样,按n级固化反应模型进行,反应级数n在0.9~1之间。根据固化动力学参数,确定二乙二醇单丁醚侧链环氧树脂/MeTHPA固化体系的最佳工艺条件为:在100℃固化2小时凝胶后升温到120℃恒温固化2小时,最后升温到160℃后固化6小时。同理研究不同分子量的mPEG侧链环氧树脂固化反应动力学参数表明侧链长度对环氧树脂的固化机理也没有影响,其反应级数同样在0.9~1之间。热失重分析(TG)表明,温度高于220℃时,接枝在环氧树脂侧链上的氨基甲酸酯键才会发生分解,故环氧树脂固化过程中侧链不会分解。 利用合成的柔性侧链环氧树脂研究了树脂固化物的机械性能。结果表明,引入柔性侧链环氧树脂的韧性得到明显提高。侧链的质量百分含量在10%~15%之间时韧性达到最大,同时固化物的强度和模量不变。纯环氧树脂固化物的冲击韧性和断裂韧度分别为17.92 kJ·m~(-2)和2.34 MN·m~(-3/2),是典型的脆性断裂。对于二乙二醇单丁醚侧链环氧树脂,当侧链的质量百分含量为10%时达到最大值,冲击韧性和断裂韧度分别比纯环氧树脂提高了34.1%和84.6%。柔性侧链环氧树脂在低温下的增韧效果更加明显,ITPE的含量为10%时,在-50℃时冲击韧性大小为18.72kJ·m~(-2),而此时纯环氧树脂的冲击韧性仅为7.55kJ·m~(-2)。 动态热机械分析(DMA)表明固化物存在两个介质损耗峰,而扫描电镜(SEM)分析表明固化物断面没有孔洞和两相分离。这说明侧链环氧树脂和没有侧链环氧树脂由于分子量的差异,造成分子链交联网络的不均匀性,在亚微观上形成两相结构。增韧的机理是一端“自由”的柔性侧链穿插在环氧树脂主链的交链网络中,在材料受到冲击能量的时候,可以起到应力分散和承受应力的作用,固化体系韧性增加。通过对断裂能G_(IC)建立数学模型分析得出,韧性的增加和侧链的质量百分含量成线性关系。同时分析侧链长度和韧性之间的关系表明侧链对环氧树脂韧性的影响不仅和侧链的数量有关,还和侧链链节单元有关。相同链段的侧链对树脂性能的改变主要和侧链相同链节(-CH_2-CH_2-O-)的数量有关,而侧链长度影响较小。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TQ323.5

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【引证文献】
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1 赵立英;环保型高强高韧端氨基聚醚—环氧树脂的研究[D];武汉理工大学;2010年
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1 张鑫;水性环氧用非离子型活性乳化剂的制备与性能研究[D];武汉理工大学;2011年
【参考文献】
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1 秦亚萍,刘子如,孔扬辉,阴翠梅,张沛;高聚物的低温动态力学性能[J];火炸药学报;1999年02期
2 李清秀,薛命颖,张炜,周红卫;含有硅氧链的胺类化合物的合成[J];复旦学报(自然科学版);1999年06期
3 孙以实,张增民,傅增力,杨卫;弹性体共混改性聚丙烯的增韧机理[J];高分子学报;1995年01期
4 张保龙,唐广粮,由英才,石可瑜,郭淑华,杜宗杰,黄吉甫;功能基化介晶高聚物增韧环氧树脂性能研究——材料断裂面形态结构与力学性能的关系[J];高分子学报;1999年01期
5 孙振华,罗辉阳,赵世琦;橡胶增韧环氧树脂的增韧力学模型综述[J];高分子材料科学与工程;2001年02期
6 姚兴芳,巴信武,彭政,焦会云,赵敏,张荣珍;环氧树脂固化过程两种固化机理的渡越[J];高分子材料科学与工程;2002年06期
7 杨卫疆,王镛先;环氧树脂-丙烯酸酯IPN材料的合成与表征[J];高分子材料科学与工程;1998年01期
8 储九荣;有机硅高聚物改性环氧树脂的方法与机理[J];高分子通报;1999年02期
9 刘静,赵敏,张荣珍,刘广田,巴信武;FTIR法研究环氧树脂固化反应动力学[J];功能高分子学报;2000年02期
10 程义云,陈大柱,何平笙;环氧树脂/PAMAM体系的固化动力学研究[J];功能高分子学报;2004年04期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘桂明;查五生;刘锦云;储林华;;不同粘结剂对粘结NdFeB磁体磁性能和抗压强度的影响[J];四川有色金属;2008年03期
2 王国建,李勇进,郑震;高分子合金技术及其理论研究进展[J];工程塑料应用;1999年01期
3 李馥梅;聚碳酸酯合金[J];工程塑料应用;2000年01期
4 张振,李桂珍,赵志鸿;2000年我国热固性工程塑料进展[J];工程塑料应用;2001年05期
5 钱军民,李旭祥;环氧树脂改性研究进展[J];工程塑料应用;2001年10期
6 舒声,朱海燕,舒薇;PA6/ABS/PC合金的研制[J];工程塑料应用;2002年04期
7 刘建林,肖久梅,史孝群,龚春秀,马文江;纳米CaCO_3填充环氧树脂分散技术及力学性能研究[J];工程塑料应用;2003年03期
8 惠雪梅,张炜,王晓洁;环氧树脂/SiO_2,纳米复合材料性能的研究[J];工程塑料应用;2004年02期
9 陈宇宏,袁渊,郭宝华;聚碳酸酯与聚酯的相容性研究[J];工程塑料应用;2004年06期
10 方志薇,李效东;室温快速固化医用聚氨酯避孕栓的制备与性能研究[J];工程塑料应用;2004年06期
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1 万超;王宏芹;王玲;王鹏程;杜彬;;高热稳定性能LED导电胶树脂体系的研究[A];2011中国电子制造与封装技术年会论文集[C];2011年
2 朱建华;杨振;金权;刘毛毛;张旭;;新型超柔软滑爽硅油的合成[A];“润禾杯”第八届全国印染后整理学术研讨会论文集[C];2011年
3 杨卫;黄克智;;材料的多尺度力学与强韧化设计[A];“力学2000”学术大会论文集[C];2000年
4 郭淑齐;王明寅;;铝内衬复合材料气瓶树脂体系研究[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(上)[C];2006年
5 刘金刚;陶志强;陈建升;赵晓娟;杨海霞;范琳;杨士勇;;新型烯丙基二胺固化剂的合成与固化特性研究[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(上)[C];2006年
6 李艳亮;梁子青;;纳米蒙脱土和增韧剂对环氧树脂胶粘剂剪切强度的影响[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(下)[C];2006年
7 崔溢;白树成;蔡良元;姜健;杨明;嵇培军;张华;陈梦怡;;“动中通”天线罩的研制[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(下)[C];2006年
8 夏敏;罗运军;李晓萌;赖振峰;;超支化环氧化合物改善环氧树脂力学性能机理分析[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集(下册)[C];2008年
9 刘宇星;黄刚;赵世琦;;乙烯基酯树脂的增韧改性[A];第十四届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2001年
10 周文英;牛国良;张娴;寇静利;杜泽强;;反渗透膜壳用韧性环氧树脂基体研究[A];第十五届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2003年
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1 王永珊;三相相转移催化法制备二氧化双环戊二烯[D];郑州大学;2010年
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1 杨果;潘勤彦;潘皖江;付绍云;;柔性胺改性剂对环氧树脂力学性能的影响[J];材料工程;2006年05期
2 张肇英,黄玉惠,廖兵,丛广民;对-氨基苯甲酸改性环氧树脂的性能表征及乳化性质[J];高等学校化学学报;2002年05期
3 杨振忠,赵得禄,许元泽,徐懋;环氧树脂相反转乳化过程相态发展研究[J];高等学校化学学报;1999年05期
4 常鹏善,左瑞霖,王汝敏,陈立新;一种液晶环氧增韧环氧树脂的研究[J];高分子学报;2002年05期
5 游晓亮;夏修旸;王芳;朱伟;汤嘉陵;;聚氨酯环氧树脂乳液互穿聚合物网络结构与性能研究[J];高分子学报;2009年06期
6 孙以实,张增民,傅增力,杨卫;弹性体共混改性聚丙烯的增韧机理[J];高分子学报;1995年01期
7 杨振忠,许元泽,赵得禄,徐懋;相反转技术制备环氧树脂水基体系——相反转过程的流变行为研究[J];高分子学报;1998年01期
8 张保龙,唐广粮,由英才,石可瑜,郭淑华,杜宗杰,黄吉甫;功能基化介晶高聚物增韧环氧树脂性能研究——材料断裂面形态结构与力学性能的关系[J];高分子学报;1999年01期
9 孙振华,罗辉阳,赵世琦;橡胶增韧环氧树脂的增韧力学模型综述[J];高分子材料科学与工程;2001年02期
10 宣英男,黄勇,蹇锡高;环氧端基聚芳醚酮/环氧树脂复合体系的研究[J];高分子材料科学与工程;2002年02期
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1 温变英;聚合物梯度材料的制备及材料结构与性能研究[D];北京化工大学;2003年
2 刘学清;采用微波辐照技术制备热膨胀及玻璃化温度渐变的梯度聚合物材料的研究[D];四川大学;2004年
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1 王丰;水性环氧树脂涂料固化剂的合成及性能研究[D];湖南大学;2004年
2 包哈森;水性环氧树脂及其固化剂的合成与性能研究[D];天津大学;2008年
【二级参考文献】
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1 阎恒梅;环氧树脂增韧技术的发展[J];工程塑料应用;1989年02期
2 陈秋明,姜涛;1996年我国热固性工程塑料进展[J];工程塑料应用;1997年04期
3 肖泳;聚合物/粘土纳米复合材料最新进展[J];工程塑料应用;1998年08期
4 梁伟荣,王惠民;热致液晶聚合物增韧环氧树脂的研究[J];玻璃钢/复合材料;1997年04期
5 宋谦;环氧灌注材料在电子器件上的应用及发展动向[J];电子工艺技术;2001年02期
6 李清秀,张炜,周红卫;环氧树脂的韧性固化剂的合成[J];复旦学报(自然科学版);1997年04期
7 李清秀,薛命颖,张炜,周红卫;含有硅氧链的胺类化合物的合成[J];复旦学报(自然科学版);1999年06期
8 何平笙,李春娥,徐为民;动态扭振法及其在环氧树脂固化过程研究中的应用[J];高等学校化学学报;1985年02期
9 高俊刚,王逢利,史林启,刘卫红,刘藏军;高分子量双酚-S改性环氧树脂的合成[J];高等学校化学学报;1987年06期
10 王玉民,潘恩黎,刘国智;端噁唑啉聚醚对环氧树脂的固化与增韧作用的研究[J];高等学校化学学报;1990年08期
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1 常鹏善;液晶环氧增韧环氧树脂基体的研究[D];西北工业大学;2001年
2 刘俊华;超支化聚酯的合成及性能研究[D];四川大学;2003年
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1 唐忠锋;周小柳;;硅氧烷低聚物改性EP固化机理及表面性能研究[J];湖北大学学报(自然科学版);2010年02期
2 魏月贞;王淑英;杨为奉;;CTBN增韧三官能环氧树脂的固化工艺及其固化机理的研究[J];粘接;1983年04期
3 Chacko Thankachan;杨文琳;;环氧树脂和氨基甲酸乙酯涂层胶的室温固化反应化学[J];国外纺织技术;1990年04期
4 赵冬梅;华幼卿;;环氧树脂(Ag-80)/砜醚二胺体系固化机理的研究[J];热固性树脂;1992年02期
5 王九芬,张德山;新型建筑材料——环氧人造大理石的研制[J];塑料科技;1988年01期
6 周斌华;黄俊峰;陈南岗;;环氧型粉末涂料固化体系[J];上海涂料;2008年10期
7 梁翠红;曹同春;李文涛;李永奎;陆铁池;;不锈钢同塑料粘接技术的研究[J];沈阳理工大学学报;1989年02期
8 谢宇;曹黎华;;纳米粒子改性环氧树脂的研究进展[J];应用化工;2008年03期
9 陈连喜;张惠玲;刘全文;王钧;;芳香胺改性双氰胺固化环氧树脂反应动力学研究[J];热固性树脂;2006年06期
10 谢文峰;李俊菊;黄志雄;;双马来酰亚胺与环氧改性氰酸酯固化工艺研究[J];武汉理工大学学报;2007年02期
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1 励亮;李善君;武培怡;;原位红外光谱研究环氧树脂固化过程[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年
2 何履平;;促进剂对环氧树脂一酸酐体系固化反应的影响[A];第六次全国环氧树脂应用技术学术交流会论文集[C];1995年
3 范宏;王建黎;陈卓;;聚丙烯酸酯复合弹性体微粒改性通用型环氧树脂研究[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(下册)[C];1999年
4 陈湘;刘跃华;邓海波;李婧婧;吴杰;;简介一种耐热性环氧树脂及固化剂[A];第四届全国覆铜板技术·市场研讨会报告·论文集[C];2003年
5 李桂林;;环氧树脂应用的复配改性技术[A];第十次全国环氧树脂应用技术学术交流会论文集[C];2003年
6 吴良义;;先进复合材料的应用扩展Ⅳ 先进复合材料在电子工业中的应用技术和市场预测[A];第十五次全国环氧树脂应用技术学术交流会暨学会华中地区分会第十三次学术交流会论文集[C];2011年
7 朱丛静;余洁;严长浩;吴德峰;鲁萍;张明;;有机硅改性环氧树脂耐高温胶粘剂的制备与性能研究[A];2006年全国功能材料学术年会专辑[C];2006年
8 田兴和;;环氧树脂胶粘剂配方设计浅析[A];第七次全国环氧树脂应用技术学术交流会论文集[C];1997年
9 赵玉如;;环氧树脂在葛洲坝电站厂房试验中的应用[A];第四次全国环氧树脂应用技术学术交流会论文集[C];1991年
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1 王雄伟;环氧树脂价格持稳趋升[N];中国化工报;2006年
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3 记者 彭展;全球环氧树脂2015年需求近200万吨[N];中国石化报;2010年
4 王雄伟;我已成环氧树脂消费第一大国[N];中国化工报;2005年
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1 蔡浩鹏;柔性侧链环氧树脂的合成、结构与性能研究[D];武汉理工大学;2007年
2 陆绍荣;环氧树脂/二氧化硅-二氧化钛纳米杂化材料的制备及其性能研究[D];湘潭大学;2005年
3 刘黎明;聚合物基纳米复合材料制备及微结构研究[D];武汉大学;2005年
4 王秀霞;超支化聚酯的合成与应用研究[D];浙江大学;2006年
5 胡兵;改性聚醚醚酮增韧环氧树脂的研究[D];武汉理工大学;2007年
6 李士伟;电子封装材料用新型环氧树脂的制备及性能研究[D];吉林大学;2009年
7 王建国;多壁碳纳米管/环氧树脂复合材料结构与性能的研究[D];浙江大学;2006年
8 蔡红莉;新型含联苯基团酚氧树脂及其共混复合材料的性能研究[D];吉林大学;2007年
9 贾丽亚;聚二甲基硅氧烷/二氧化硅复合网络及环氧树脂/聚二甲基硅氧烷互穿网络的研究[D];北京化工大学;2007年
10 王秀宇;精密金属膜电阻器用耐高温耐高湿封装涂料研究[D];天津大学;2007年
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1 孙兰兰;柔性脂肪侧链环氧树脂的合成、结构与性能研究[D];武汉理工大学;2008年
2 宋加金;耐腐蚀环氧粉末涂料的改性研究[D];北京化工大学;2007年
3 刘意;氰酸酯树脂的增韧改性[D];北京化工大学;2007年
4 张光普;二烯丙基环氧树脂/硫磺固化机理及改性研究[D];北京化工大学;2012年
5 周波轩;双亲性星型聚合物的合成及其与环氧树脂纳米复合研究[D];浙江大学;2010年
6 揣小雪;环氧树脂电子灌封材料固化机理及反应动力学研究[D];哈尔滨理工大学;2011年
7 凌俊利;含呋喃基双酚型环氧树脂的制备及其固化机理的研究[D];北京化工大学;2011年
8 陈晓军;环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料的制备与性能研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
9 闵玉勤;含磷氮环氧树脂体系的合成、固化及应用研究[D];浙江大学;2006年
10 张丽;环氧—聚醋酸乙烯酯共聚物乳液的制备与研究[D];沈阳理工大学;2008年
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