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双酚-F硼酚醛树脂的结构、固化机理和热性能研究

夏立娅  
【摘要】:为了获得使用性能更加优异的硼酚醛树脂,可采用不同类型的酚来合成硼酚醛树脂。双酚-F型硼酚醛树脂(BBPFFR)就是其中的一种。本文通过甲醛水溶液法和多聚甲醛法合成了BBPFFR,并通过FTIR、DSC和TGA的分析法,研究了BBPFFR及其固化双酚-A环氧树脂的分子结构、固化机理和热性能。 1.用甲醛水溶液法合成了BBPFFR,研究了固化机理和热降解动力学。结果表明,苄羟基优先与硼酸反应形成了硼酯键;进一步的固化过程中,酚羟基参与了反应,并且形成了含有B-O配位键的六元环结构,配位氧原子是由酚羟基提供的。在合成和固化过程中,同时有醚键和羰基生成。热降解过程分析表明,醚键和羰基是影响该树脂热稳定性的主要因素。该树脂的热稳定性远远高于普通双酚-F型酚醛树脂。其热降解过程可分为三个阶段,并且热降解反应都遵从一级反应原理。 2.用多聚甲醛法合成了双酚-F型硼酚醛树脂,研究了合成与固化机理以及树脂结构。结果表明,在固化过程中,形成了含有B-O配位键的六元环结构,配位氧原子是由苄羟基或酚羟基提供的。树脂的等温固化反应遵从自催化反应机理,可用Kamal提出的模型来描述。在反应的后期,由于出现凝胶化,固化反应实际受扩散控制。为了更加准确地考虑扩散的影响,在Kamal方程中引入扩散因子f(α)后,能很好地预测玻璃化转变前和玻璃化转变后整个转化阶段的固化动力学。 3.双酚-F硼酚醛树脂固化双酚-A环氧树脂的过程中,苄羟基、酚羟基和硼酸中未反应的—OH参与了与环氧基的反应。等温固化反应遵从自催化反应机理。与多聚甲醛法合成的BBPFFR的反应速率dα/dt与时间t的关系相比较,混合树脂达到最大反应速率的时间比BBPFFR树脂快。研究了固化产物的热降解过程,证明其热降解过程可分为三个阶段,且都遵从一级反应规律。


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