氰酸酯树脂改性体系的研究

论文题目: 氰酸酯树脂改性体系的研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 高分子化学与物理

作者: 冯煜

导师: 方征平

关键词: 氰酸酯树脂,环氧树脂,氨基膨润土,端梭基丁腈胶,纳米复合材料,改性

文献来源: 浙江大学

发表年度: 2005

论文摘要: 氰酸酯树脂(CE)是一种新型的热固性树脂,它在宽广的温度和频率范围内保持低且稳定的介电常数和介电损耗,同时具有良好的耐热性能和工艺性能,这些性能决定了氰酸酯树脂作为高性能复合材料基体树脂的优越性,但其韧性和模量还有待进一步提高。本课题的目标是希望通过改性氰酸酯树脂体系的研究,获得具有优异的机械、化学、热及介电等性能的氰酸酯树脂基复合材料,同时对热固性树脂的改性提出新的方法和理论依据。论文主要分为四部分,第一部分是氰酸酯树脂与环氧树脂的固化动力学研究,第二部分是氰酸酯树脂/氨基膨润土复合体系的研究,第三部分是在氰酸酯树脂/端羧基液体丁腈胶复合体系的基础上进一步改性的研究,第四部分是正电子湮没法对体系自由体积的研究。在第一部分工作中,对氰酸酯树脂与环氧树脂的固化行为进行了研究,对固化动力学和固化反应进行了探讨。采用DSC和FTIR研究了氰酸酯树脂/环氧树脂共混体系的固化行为,考察了环氧树脂含量对体系的固化动力学参数的影响。通过Ozawa方法计算得到纯氰酸酯树脂及氰酸酯树脂/环氧树脂共混物(重量比为9:1,7:3,5:5) 的表观活化能依次为:74. 3,72. 1,60. 8,72. 7 kJ/mol,说明少量的环氧树脂可促进氰酸酯树脂的固化反应,过量则抑制。同时还发现,固化过程中氰酸酯树脂的转化速率远大于环氧树脂,固化反应对氰酸酯基和环氧基均是一级反应。在第二部分工作中,对氨基膨润土在氰酸酯树脂中的插层和剥离行为进行了研究,对氰酸酯树脂对膨润土的插层以及膨润土在氰酸酯中剥离的机制进行了探讨。研究表明,氰酸酯树脂和氨基膨润土之间相容性好,二者混合时氰酸酯单体很容易插入到膨润土层间,得到稳定的插层物。通过熔融共混法得到了部分插层和部分剥离的纳米复合材料,并对其机械性能进行了研究,冲击强度在1phr膨润土的加量下达到了最大值7. 1kJ/m2,远高于纯树脂的3. 8kJ/m2,实验结果表明膨润土剥离可以确保复合材料冲击性能的提高。同时发现,氰酸酯摘要树脂/氨基膨润土复合材料具有更高的热稳定性。在第三部分工作中,研究了端梭基丁睛胶增韧氰酸醋树脂的共混体系,探讨了端狡基丁睛胶增韧氰酸酷的机理,并基于这个体系做了进一步的改性研究。通过TGA和SEM发现了空穴的存在,通过透射电镜发现了橡胶粒子的存在,从而认为橡胶粒子和空穴是端梭基丁睛胶增韧氰酸酷树脂的主要机理。虽然端梭基丁睛胶增韧氰酸酷树脂的效果确实很明显,但这是以牺牲其它性能如热性能和模量为前提的。适量的环氧树脂加入氰酸酉旨端梭基丁睛胶共混体系中可以在保持韧性不变的前提下,同时提高模量和热稳定性,这是由于环氧树脂的加入提高了体系的相容性所致。向氰酸醋/端梭基丁睛胶共混物中添加氨基膨润土,发现膨润土在体系中是以插层和剥离结构的方式存在的,而橡胶粒子也同时存在于复合材料中。少量氨基膨润土的加入可以在不损失氰酸醋/端梭基丁睛胶体系韧性的同时提高了模量和热稳定性,而且模量的提高较为显著,如:lphLr加量的膨润土就使CE/CTBN(重量比1 00/10)材料的模量从Z100Mpa升高到2600MPa,含o.sphr加量氨基膨润土的复合材料的综合性能最佳。在第四部分工作中,通过正电子湮没技术对氰酸醋树脂改性体系的自由体积进行了研究。在氰酸酷树脂/氨基膨润土体系中,有机改性粒子主要充当反应点阻隔了交联网络点,从而使自由体积增加;在CE/CTBN体系中,CTBN的长链分子与孔洞效应同时作用改变自由体积;CE/EP体系中则主要是体系交联网络密度的变化导致自由体积的变化;三元体系则是以上各效应的综合影响。关键词:氰酸酷树脂,环氧树脂,氨基膨润土,端梭基丁睛胶,纳米复合材料, 改性

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第一章绪论

1． 1 背景

1． 2 氰酸酯树脂简介

1． 2． 1 氰酸酯树脂发展历程

1． 2． 2 氰酸酯单体的合成

1． 2． 2． 1 一步法

1． 2． 2． 2 二步法

1． 2． 3 氰酸酯树脂的固化

1． 2． 4 氰酸酯树脂的结构与性能

1． 2． 4． 1 力学性能

1． 2． 4． 2 介电性能

1． 2． 4． 3 热性能

1． 2． 4． 4 耐湿性和化学稳定性

1． 2． 5 氰酸酯树脂的应用

1． 3 氰酸酯树脂增韧研究

1． 3． 1 热塑性塑料增韧

1． 3． 2 热固性树脂增韧

1． 3． 2． 1 与环氧树脂共聚改性

1． 3． 2． 2 与双马来酰亚胺树脂共聚改性

1． 3． 3 弹性体增韧

1． 3． 4 不饱和化合物增韧

1． 3． 5 颗粒夹层复合增韧

1． 4 热固性树脂的其他增韧方法

1． 4． 1 纳米粘土增韧

1． 4． 1． 1 聚合物单体插层原位复合

1． 4． 1． 2 聚合物溶液插层复合

1． 4． 1． 3 聚合物熔体插层复合

1． 4． 2 晶须增韧

1． 4． 3 液晶聚合物增韧

1． 5 课题的提出

参考文献

第二章氰酸酯／环氧树脂共混物的固化动力学

2． 1 引言

2． 2 实验部分

2． 2． 1 原料

2． 2． 2 氰酸酯树脂/环氧树脂共混物的制备

2． 2． 3 示差扫描量热分析

2． 2． 4 红外光谱分析

2． 2． 5 冲击强度测试

2． 2． 6 弯曲性能测试

2． 3 结果与讨论

2． 3． 1 氰酸酯树脂/环氧树脂共混体系固化反应的DSC研究

2． 3． 1． 1 Kissinger法

2． 3． 1． 2 Ozawa法

2． 3． 1． 3 对四个体系的活化能的分析

2． 3． 2 氰酸酯树脂/环氧树脂共混体系固化反应的FTIR研究

2． 3． 2． 1 FTIR对共混物结构的表征

2． 3． 2． 2 FTIR定量分析

2． 3． 3 力学性能

2． 3． 3． 1 冲击强度

2． 3． 3． 2 弯曲强度和弯曲模量

2． 4 小结

参考文献

第三章氰酸酯／膨润土体系的研究

3． 1 引言

3． 2 实验部分

3． 2． 1 原料

3． 2． 2 氰酸酯树脂/嘭润土复合材料的制备

3． 2． 3 分析与表征

3． 2． 3． 1 扫描电镜(SEM)观察

3． 2． 3． 2 热重分析(TGA)

3． 2． 3． 3 X射线衍射分析(XRD)

3． 2． 3． 4 透射电镜观察(TEM)

3． 2． 3． 5 动态力学分析(DMA)

3． 2． 3． 6 冲击性能测试

3． 3 结果与讨论

3． 3． 1 微结构的形成

3． 3． 2 复合材料的冲击性能

3． 3． 3 复合材料的热性能

3． 4 小结

参考文献

第四章氰酸酯／端羧基丁腈胶体系的研究

4． 1 引言

4． 2 实验部分

4． 2． 1 原料

4． 2． 2 氰酸酯／端羧基丁腈胶共混物的制备

4． 2． 3 分析与表征

4． 3 结果与讨论

4． 3． 1 共混物的力学性能

4． 3． 2 增韧机理

4． 4 小结

参考文献

第五章氰酸酯／端羧基丁腈胶／环氧树脂体系的研究

5． 1 引言

5． 2 实验部分

5． 2． 1 原料

5． 2． 2 氰酸酯/端羧基丁腈胶/环氧树脂共混物的制备

5． 2． 3 分析与表征

5． 3 结果与讨论

5． 3． 1 共混物的力学性能

5． 3． 2 共混物的热性能

5． 4 小结

参考文献

第六章氰酸酯／端羧基丁腈胶／膨润土体系的研究

6． 1 引言

6． 2 实验部分

6． 2． 1 原料

6． 2． 2 氰酸酯/端羧基丁腈胶/膨润土复合材料的制备

6． 2． 3 分析与表征

6． 3 结果与讨论

6． 3． 1 复合材料的微结构

6． 3． 2 复合材料的力学性能

6． 3． 3 复合材料的热性能

6． 4 小结

参考文献

第七章氰酸酯复合体系的自由体积研究

7． 1 引言

7． 2 实验部分

7． 2． 1 原料

7． 2． 2 正电子湮没实验

7． 3 结果与讨论

7． 4 小结

参考文献

结论

攻读博士学位期间发表的论文

发布时间: 2005-04-29

参考文献

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[4].纳米二氧化硅粒子改性氰酸酯树脂的研究[D]. 王君龙.西北工业大学2007
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[7].超支化聚合物接枝氧化石墨烯及其改性氰酸酯树脂研究[D]. 张梦萌.西北工业大学2015
[8].新型高性能碳硼烷基热固性树脂的设计、制备及应用研究[D]. 黄新.南京大学2016

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