新型自固化环氧树脂的制备与研究

论文摘要

环氧树脂结构中含有独特的环氧基,以及极性羟基、醚键等活性基团,因而具有许多优异的性能,广泛应用于机械、电子、航空航天、涂料等领域。而相较于其它型环氧树脂,对苯二甲酸缩水甘油酯型环氧树脂具有黏度低、工艺性好,反应活性大,与酚醛树脂及其它环氧树脂相容性好；粘接强度高、电绝缘性好等优良性能。目前已经有关于用对苯二甲酸与环氧氯丙烷合成对苯二甲酸二缩水甘油酯型环氧树脂的研究报道。本论文的主要工作如下：1、与前人研究的不同,本论文的合成单体2,5-二羟基对苯二甲酸（DHTA）结构相较于对苯二甲酸,引入了对二酚羟基,以此为环氧树脂自固化的反应活性点。采用丁二酰丁二酸二甲酯（DMSS）为原料,合成产物2,5-二羟基对苯二甲酸（DHTA）。并通过FTIR、1H-NMR、13C-NMR、POM等表征方法对DHTA的化学结构及微观形态进行了分析,分析结果表明实验制备的目标产物就是单体DHTA。2、目前关于新型自固化缩水甘油酯型环氧树脂的制备研究还未见报道,本论文以此为创新点,采用二元羧酸-环氧氯丙烷法二步法,以自制的单体DHTA和过量的环氧氯丙烷为单体,在碱性催化条件下,通过酯化反应,合成自固化环氧树脂SC-ER。用GPC对SC-ER的分子量和分子量分布进行表征,分析结果表明合成产物SC-ER环氧树脂主要是由四聚体和二聚体组成,且二聚体产物量较多,聚合物分子量分布具有一定宽度。傅里叶变换红外吸收光谱（FTIR）分析显示产物SC-ER的结构中含有环氧基团,羧基完全发生了酯化反应,合成的环氧树脂SC-ER结构中带有酚羟基,证实了SC-ER的结构与预期的理论结构符合。差示扫描量热法（DSC）研究了环氧树脂SC-ER的非等温固化反应动力学,通过Kissinger法和Ozawa法计算固化反应的表观活化能,确定其最佳固化工艺条件；FTIR红外光谱法分析结果表明SC-ER可以在不添加固化剂的条件下进行自固化,且固化过程中环氧基团与酚羟基反应生成具有芳香族醚结构的固化产物,并对可能的自固化反应机理进行了初步探讨。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 环氧树脂及其发展概况
• 1.1.1 环氧树脂的定义及发展简史
• 1.1.2 环氧树脂的合成及性能特点
• 1.2 环氧树脂的固化反应研究进展
• 1.2.1 环氧树脂的固化反应机理
• 1.2.1.1 环氧基的反应活性原理
• 1.2.1.2 酸性化合物的亲电机理
• 1.2.1.3 合成树脂固化剂的作用机理
• 1.2.2 环氧树脂固化动力学的研究进展
• 1.2.2.1 非等温DSC固化动力学
• 1.2.2.2 非模型拟合法固化动力学
• 1.3 自固化环氧树脂的研究概况
• 1.3.1 自固化环氧树脂
• 1.3.2 环氧树脂的自固化过程
• 1.3.3 新型自固化环氧树脂的研究进展
• 1.4 本课题的研究目的、意义和内容
• 1.4.1 课题的研究目的和意义
• 1.4.2 本论文的研究内容
• 第二章 2,5-二羟基对苯二甲酸（DHTA）的制备及表征
• 2.1 实验原料及主要仪器
• 2.1.1 实验药品
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 2,5-羟基对苯二甲酸DHTA的制备及表征
• 2.2.1 2,5-二羟基对苯二甲酯DMDHT的合成
• 2.2.2 DHTA单体的合成
• 2.2.3 测试与表征
• 2.2.3.1 核磁共振光谱（NMR）
• 2.2.3.2 傅里叶变换红外光谱（FTIR）
• 2.2.3.3 偏光显微镜（POM）
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 DHTA的核磁表征
• 2.3.1.1 核磁共振氢谱（1H NMR）分析
• 2.3.1.2 核磁共振碳谱（13C NMR）分析
• 2.3.2 DHTA的红外表征
• 2.3.3 DHTA的偏光显微镜分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 新型自固化缩水甘油酯型环氧树脂的制备及表征
• 3.1 实验原料及主要仪器
• 3.1.1 实验原料
• 3.1.2 实验仪器
• 3.2 自固化环氧树脂（SC-ER）的制备及表征
• 3.2.1 SC-ER的合成
• 3.2.2 固化样品的制备
• 3.2.3 测试与表征
• 3.2.3.1 傅里叶变换红外光谱（FTIR）
• 3.2.3.2 凝胶渗透色谱法（GPC）
• 3.2.3.3 差示扫描量热仪（DSC）
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 SC-ER的FTIR红外光谱分析
• 3.3.2 SC-ER的分子量测定
• 3.3.3 SC-ER的固化动力学研究
• 3.3.3.1 固化动力学研究的理论基础
• 3.3.3.2 SC-ER的DSC分析
• 3.3.3.3 动态非模型拟合法研究
• 3.3.4 SC-ER的固化机理研究
• 3.4 本章小结
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书