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双酚F型及双酚F/A型环氧树脂的合成与性能研究

董奇志  
【摘要】: 多次采用正交实验法,系统地研究了低粘度液态双酚F型和双酚F/A共聚型环氧树脂的合成工艺及合成工艺中诸因素对树脂性能的影响,得到了双酚F型和双酚F/A共聚型环氧树脂的最佳合成工艺条件。 对E-51环氧树脂的固化进行了深入研究,确定了以TTA为固化剂的最佳固化工艺条件:固化剂用量16%,固化温度80℃,固化时间3hrs。 对双酚F/A共聚型及共混型环氧树脂进行了性能测试,利用红外光谱对改性树脂的结构进行了分析,利用X射线衍射法对改性树脂的结晶性能进行了研究,利用GPC法对其分子量及分子量分布进行了研究,利用SEM照片对其固化物断面的形态结构和相容性进行了分析,并利用热分析的方法初步研究了配比为40%的双酚F/A共聚型环氧树脂与TTA的固化反应动力学,得到其表观活化能Ea=53.34kJ/mol,表观反应级数n=1.1,其最佳固化机理宜采用阶梯升温程序,凝胶温度38℃,固化温度70℃,后处理温度103℃。 对双酚F/A共聚型及共混型环氧树脂的性能进行了对比研究,其结果表明:利用双酚F或双酚F型环氧树脂对双酚A型环氧树脂分别进行共聚或共混改性,都可以大大降低其粘度,同时还可以显著改善其固化物的性能;在共聚改性中,以BPF/(BPF+BPA)的摩尔配比为40%时最佳,此时,其共聚树脂25℃时粘度为3.2Pa.s,比未改性的双酚A型环氧树脂的粘度下降75%;以三乙烯四胺为固化剂,其固化物的Tg为112℃,比未改性的双酚A型环氧树脂提高近10℃;软化点为88℃,比未改性的双酚A型环氧树脂提高近5℃;拉伸强度为82.5MPa、弯曲强度为171MPa,比未改性的双酚A型环氧树脂提高20%;在共混改性中,以重量配比为1:1时最佳,此时,共混树脂25℃时粘度为3.3Pa.s,固化物拉伸强度为79.8MPa、弯曲强度为168.5MPa,其玻璃化温度和软化点都比未改性的下降;对比研究结果表明在双酚A型环氧树脂的共聚和共混改性中,以共聚改性的树脂产品性能较佳,相容性较好,价位较低。


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