聚碳酸酯废料改性制备环氧树脂固化剂的研究

论文摘要

改性胺类环氧树脂固化剂如T-31是目前应用极为广泛的一类固化剂,聚碳酸酯废料是一种价格非常低廉的聚碳酸酯聚合釜底料,其主要成份为酚类。本文通过以聚碳酸酯废料为主要原料通过曼尼西反应合成一种性能相当甚至优于T-31,但价格远低于T-31的改性胺固化剂,并对其性能进行了研究。选用双酚A为模型化合物,与乙二胺以及多聚甲醛反应合成出一种环氧树脂固化剂,将之命名为BPAP。通过对反应机理的探讨,对BPAP的游离酚值、胺值的测定以及红外分析,确定了BPAP的合成条件,包括投料方式、投料量、反应温度以及反应时间等。以BPAP合成条件为参考,以聚碳酸酯废料为主要原料合成出了目标产物,将之命名为TARP。利用红外光谱分析了TARP的可能结构,并跟踪观察了TARP固化环氧树脂的固化过程,并确定了TARP的掺入量和固化的初凝、初硬时间。通过差示扫描量热分析测定了TARP固化物的热分解温度Td和玻璃化转变温度Tg,并与T-31和BPAP的固化物的Td和Tg进行了比较。通过测定TARP固化的环氧树脂的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、压缩强度、剪切强度等力学性能指标,并与T-31和BPAP的固化物各项力学性能进行了比较。结果表明,TARP的掺入量和T-31相当,固化的初凝、初硬时间也相当。TARP固化物的Td和T-31固化物相同,但是Tg要高出T-31固化物5℃。TARP固化物拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、压缩强度、剪切强度等力学性能均要优于T-31固化物,其中拉伸强度高出44%,弯曲强度高出448%,压缩强度高出70%,冲击强度高出118%,剪切强度高出43%。所以说,TARP是一种性能优于T-31固化剂,同时价格也远低于T-31,具有非常广泛的市场开发应用前景的固化剂。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的学术背景及研究目的和意义
• 1.2 聚碳酸酯废料回收的国内外研究现状
• 1.3 环氧树脂固化剂的研究发展现状
• 1.3.1 胺类固化剂
• 1.3.2 曼尼希型固化剂
• 1.3.3 T-31 固化剂
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 实验材料及方法
• 2.1 实验材料及实验仪器
• 2.2 合成实验方法
• 2.2.1 BPAP 的合成
• 2.2.2 TARP的合成
• 2.2.3 蒸馏法除去合成产物的溶剂
• 2.3 分析与表征
• 2.3.1 合成产物中游离酚的测定
• 2.3.2 胺值的测定
• 2.3.3 固化剂应用性能测试
• 2.3.4 聚碳酸酯废料、合成物以及固化物的表征分析
• 第3章 固化剂合成及性能研究
• 3.1 聚碳酸酯废料的性能初探
• 3.1.1 溶解度和软化点
• 3.1.2 聚碳酸酯废料表征
• 3.2 合成BPAP的反应条件
• 3.2.1 投料方式的确定
• 3.2.2 投料量的确定
• 3.2.3 反应温度的确定
• 3.2.4 反应时间的确定
• 3.2.5 溶剂的选择
• 3.3 BPAP的表征分析
• 3.3.1 BPAP和T-31 胺值的比较
• 3.3.2 BPAP的红外分析
• 3.4 曼尼西反应反应机理的探讨
• 3.4.1 反应的中间体
• 3.4.2 中间体与双酚A的反应
• 3.5 TARP的合成
• 3.5.1 TARP合成反应条件的确定
• 3.5.2 TARP的表征
• 3.6 BPAP以及TARP的固化条件
• 3.6.1 BPAP以及TARP的固化时间
• 3.6.2 BPAP以及TARP的固化用量
• 3.7 BPAP和TARP固化物的性能分析
• 3.7.1 固化物外观
• 3.7.2 固化物的IR分析
• 3.7.3 固化物的力学性能分析
• 3.7.4 固化物的DSC分析
• 结论
• 参考文献
• 致谢