超支化聚酯改性酚醛型环氧树脂的初步研究

论文摘要

环氧树脂（EP）是聚合物基复合材料中最常用的热固性树脂之一,具有优异的力学性能、粘结性能、耐腐蚀性能、电气绝缘性能和耐热性等。但由于固化后交联网络的结构特点,固化后的环氧树脂质脆、耐冲击性能较差,并且容易开裂,往往需要进行增韧。超支化聚合物（HBP）由于同时具备橡胶的低粘度和热塑性树脂的高耐热性,用其改性环氧树脂是近年来新出现的环氧树脂增韧改性方法。超支化聚合物与相同分子量的线型聚合物相比,其溶解度高,粘度较低,并且具有高的化学反应活性；超支化聚合物的大量末端基还可以改性来改进所需的性能。这些性能使得超支化聚合物在用于聚合物共混改性等方面显示出诱人的应用前景。本文通过合成新型的聚酯型超支化聚合物来改性增韧酚醛型环氧树脂,研究其对高性能环氧树脂体系的影响：本文以1,3,5-均苯三甲酸和2,2-双[4-（2-羟乙氧基）苯基]丙烷（D22）通过A2+B3的路线,一步法合成了芳香族超支化聚酯(（HBPE）,并通过傅立叶红外光谱（FTIR）、核磁共振谱（1HNMR、13CNMR）、凝胶渗透色谱（GPC）对合成的超支化聚酯进行了表征。本文将合成的超支化聚酯按照不同含量和酚醛型环氧树脂体系进行共混改性,结合力学性能分析和仪器分析,观察其对环氧树脂体系的改性增韧效果。系列实验结果表明,加入一定量的超支化聚酯,对酚醛型环氧树脂的加工性能没有明显影响,在保留其原有热性能的基础上,提高了环氧树脂固化物的冲击强度和拉仲强度,降低了固化物的收缩率。在酚醛型环氧树脂体系中加入10%含量左右的超支化聚酯,增韧效果明显,并具有较佳的综合改性效果。将合成的超支化聚酯与硅微粉按照不同含量组成混配体系和酚醛型环氧树脂进行共混改性,结合力学性能分析和仪器分析,观察其对环氧树脂体系的改性效果。实验结果表明,在共混改性体系中,超支化聚酯可以降低对粘度的影响,保持加工性能的稳定；用超支化聚酯/硅微粉共混改性可以降低酚醛环氧树脂的固化收缩率；超支化聚酯和硅微粉组成混配体系提高了酚醛型环氧树脂固化物的强度性能,在一定配比范围内有部分增韧作用,10%含量左右的超支化聚酯和20%含量左右硅微粉混配改性的环氧树脂体系具有较佳的综合改性效果。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 环氧树脂概述
• 1.2 环氧树脂改性增韧途径
• 1.2.1 橡胶弹性体增韧环氧树脂
• 1.2.2 热塑性树脂增韧环氧树脂
• 1.2.3 互穿聚合物网络增韧环氧树脂
• 1.2.4 无机刚性粒子增韧环氧树脂
• 1.2.5 核壳粒子CSP（Core Shell Polymer）增韧环氧树脂
• 1.2.6 热致液晶聚合物TLCP（Thermotropic Liquid Crystal Polymer）增韧环氧树脂
• 1.2.7 超支化聚合物增韧环氧树脂
• 1.3 超支化聚合物（HBP）
• 1.3.1 超支化聚合物的结构与特性
• 1.3.2 超支化聚合物的合成
• 1.4 超支化聚合物（HBP）改性增韧环氧树脂
• 1.5 本论文的研究目的和内容
• 第二章 超支化聚酯的合成
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 主要实验材料
• 2.2.2 超支化聚酯的制备
• 2.2.3 样品表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 超支化聚酯的红外光谱分析
• 2.3.2 超支化聚酯的GPC分析
• 2.3.3 超支化聚酯的核磁共振分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 超支化聚酯对酚醛型环氧树脂的改性效果研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 超支化聚酯与环氧树脂体系的共混
• 3.2.3 浇注样条的制备
• 3.2.4 样品测试
• 3.2.4.1 流变测试
• 3.2.4.2 凝胶时间测试
• 3.2.4.3 冲击性能测试
• 3.2.4.4 拉伸性能测试
• 3.2.4.5 热机械性能测试
• 3.2.4.6 收缩率测试
• 3.2.4.7 光学显微镜OM
• 3.2.4.8 扫描电镜（SEM）断面分析
• 3.2.4.9 差示扫描量热仪（DSC）分析
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 HBPE加入对固化性能的影响
• 3.3.1.1 HBPE加入对固化反应的影响
• 3.3.1.2 HBPE加入对流变性能的影响
• 3.3.1.3 HBPE加入对凝胶时间的影响
• 3.3.1.4 HBPE加入对固化收缩率的影响
• 3.3.2 HBPE加入对力学性能的影响
• 3.3.2.1 HBPE加入对冲击性能的影响
• 3.3.2.2 HBPE加入对拉仲性能的影响
• 3.3.3 HBPE加入对热机械性能的影响
• 3.3.4 HBPE加入对相结构的影响
• 3.3.4.1 样品的光学显微观察（OM）
• 3.3.4.2 样品的断面形貌分析（SEM）
• 3.4 本章小结
• 第四章 超支化聚酯/硅微粉对酚醛型环氧树脂的共混改性效果研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 超支化聚酯/硅微粉与环氧树脂体系的共混
• 4.2.3 浇注样条的制备
• 4.2.4 样品测试
• 4.2.4.1 流变测试
• 4.2.4.2 收缩率测试
• 4.2.4.3 冲击性能测试
• 4.2.4.4 拉仲性能测试
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 HBPE/硅微粉加入对流变性能的影响
• 4.3.2 HBPE/硅微粉加入对固化收缩率的影响
• 4.3.3 HBPE/硅微粉加入对冲击性能的影响
• 4.3.4 HBPE/硅微粉加入对拉伸性能的影响
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 致谢