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《中国人民解放军国防科学技术大学》 2002年
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POSS改性环氧树脂的研究

程志君  
【摘要】: POSS(多面体低聚硅倍半氧烷)是一种近年来在国际上受到广泛关注的高聚物增强材料,其特殊的笼状结构及与聚合物良好的结合性和加工性,与其他改性剂相比,能使改性效果获得质的飞跃。环氧树脂是目前应用最广的一类热固性聚合物材料,对其进行改性,提高热、力学性能以应用到高科技领域是环氧固化体系的主要发展方向。因此本文以POSS增强环氧体系作为研究目标。 本文对两类不同的多官能团POSS改性环氧树脂进行了研究。探讨了T-ene POSS前期环氧化处理的工艺条件以及T-ol POSS固化前与环氧的反应机理,并通过固化后改性体系热、力学性能的分析,研究了POSS改性环氧的机理、固化物的结构及性质。 在T-ene POSS前期环氧化反应中,利用红外标准曲线法对环氧化反应转化率进行了表征。并从反应试剂用量、反应时间、温度和工艺程序几方面研究了POSS中双键的环氧化过程,得出了较合适的反应条件。 T-ol POSS固化前与环氧分子的反应主要是在催化剂作用下完成的,利用GPC结果研究两者的聚合过程,探讨聚合反应机理:POSS上的羟基与环氧基团竞争反应,仅有1-2个羟基参与了聚合反应,不能取代固化剂形成交联网状结构。 通过静/动态力学研究方法、热失重方法,对两类改性体系的热、力学性能进行了研究,发现POSS以化学键连入环氧高分子链,由于其特殊结构特点,大幅度提高了改性体系高温下的力学性能及热分解性能,但对玻璃化转变行为的影响并不明显。这可能是由于POSS加入降低了整个体系的交联密度所致。高温后固化能提高环氧树脂的交联密度,而且在一定程度上促进POSS同环氧分子的结合。但与T-ol POSS相比,T-ene POSS性能提高更加明显。 T-ene POSS改性固化体系随含量增大,出现了聚集区域,这是由于在固化反应中分散不均造成的,对力学性能产生了负面影响。而T-ol POSS由于前期反应中分散较好,含量增大时并未出现聚集的现象。 此外,研究了不同固化条件对于改性固化物性能的影响。选择适宜的固化工艺条件和固化剂用量是下一步改善改性体系性能的研究重点。
【学位授予单位】:中国人民解放军国防科学技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:O633.13

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