新型含氟树脂的合成与性能研究

论文摘要

以双酚AF为单体,合成含氟环氧树脂,通过红外与核磁共振谱表征,证实了含氟环氧树脂的结构与目标一致。考察并比较了一步法和相转移催化法合成含氟环氧树脂的工艺,研究了投料比、催化剂以及温度等条件的变化对产物的性能的影响,得出了一步加碱法的最佳的反应条件,即当双酚投料比为1：7,碱的用量为2倍计算量,反应温度为95℃时可以得到较好的产物。同时,通过一步加碱法和相转移催化法的比较,证明了采用相转移催化法制备低分子量含氟环氧树脂的效果比一步加碱法更为出色,所制得的环氧树脂的环氧值接近聚合度为1的理论值。通过双酚AF与多聚甲醛采用酸催化法合成含氟双酚A型线性酚醛树脂。通过研究醛酚比P/F与酚醛树脂羟值的关系,发现随着醛酚比P/F的增大,酚醛树脂的羟值逐渐降低：通过研究投料比对产物软化点的影响,得出最佳的醛酚比为0.9：1至1：1；通过研究不同的醛酚比所制得的含氟酚醛树脂的DSC谱图,发现随着醛酚比P/F的降低,聚合物的Tg降低。以自制的含氟环氧树脂、丙烯酸和甲基丙烯酸为单体合成含氟环氧乙烯基酯树脂。通过红外测试,证实含氟环氧树脂成功地发生了乙烯基化反应；通过研究催化剂的不同、投料比的不同以及阻聚剂用量的不同对产物性能的影响,得到了最佳反应条件,即当以DMF为催化剂,含氟环氧树脂与不饱和酸的官能团摩尔比为1：0.9,阻聚剂用量为0.03%时,所合成的含氟环氧乙烯基酯树脂的性能较好；通过热重分析,发现含氟环氧乙烯基酯树脂具有较好的热稳定性能,而在合成中加入一定比例的顺丁烯二酸进行扩链,也可以较好地增强树脂的热稳定性能。将含氟环氧乙烯基酯树脂与E51环氧乙烯基酯树脂及W2-3商品乙烯基酯树脂作对比,并在合成中加入一定比例的顺丁烯二酸进行扩链,研究其力学性能。通过比较发现,含氟环氧乙烯基酯树脂相比于非含氟的环氧乙烯基酯树脂具有更好的力学性能,而以顺丁烯二酸进行扩链,也可以较好地增强树脂的力学性能。此外,通过比较三种树脂经过腐蚀试验后的力学性能损失,研究了乙烯基酯树脂的耐腐蚀性能。结果发现,含氟环氧乙烯基酯树脂在腐蚀环境下的力学性能损失最小,证明氟元素的引入,较好地增强了环氧乙烯基酯树脂的耐化学腐蚀性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 环氧树脂与含氟环氧树脂简介
• 1.1.1 环氧树脂及其固化物的性能特点
• 1.1.2 环氧树脂的合成工艺
• 1.1.3 环氧树脂的应用
• 1.1.4 含氟聚合物概述
• 1.1.5 含氟聚合物的性能特点分析
• 1.1.6 含氟环氧树脂的性能特点
• 1.2 相转移催化法制备含氟环氧树脂
• 1.2.1 相转移催化法的基本原理
• 1.2.2 相转移催化剂
• 1.2.3 相转移催化法优点及应用
• 1.3 含氟酚醛树脂
• 1.3.1 酚醛树脂的性能特点及应用
• 1.3.2 酚醛树脂合成
• 1.3.3 双酚A型酚醛树脂
• 1.4 乙烯基酯树脂
• 1.4.1 乙烯基酯树脂的分类
• 1.4.2 烯基树脂的结构和性能
• 1.4.3 乙烯基酯树脂的合成
• 1.4.4 烯基酯树脂的固化
• 1.4.5 烯基酯树脂的的耐腐蚀性能
• 1.5 本课题研究内容、目的和意义
• 第2章 含氟环氧树脂与含氟线性酚醛树脂的合成与表征
• 2.1 前言
• 2.2 实验原理
• 2.2.1 含氟环氧树脂的合成
• 2.2.2 含氟线性酚醛树脂的合成
• 2.3 实验与分析
• 2.3.1 实验药品与实验仪器
• 2.3.2 实验过程
• 2.3.3 实验结果表征
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 含氟环氧树脂的红外光谱分析
• 2.4.2 含氟环氧树脂的核磁共振图谱分析
• 2.4.3 投料比与含氟环氧树脂环氧当量的关系
• 2.4.4 反应温度与含氟环氧树脂环氧当量的关系
• 2.4.5 催化剂的用量与含氟环氧树脂环氧当量的关系
• 2.4.6 含氟环氧树脂的产率讨论
• 2.4.7 一步法与两步法合成含氟环氧树脂的比较
• 2.4.8 投料比对含氟线性酚醛树脂羟值的影响
• 2.4.9 投料比对含氟线性酚醛树脂软化点的影响
• 2.4.10 含氟线性酚醛树脂的DSC分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 含氟环氧乙烯基酯树脂的合成及耐腐蚀性能研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验与分析
• 3.2.1 含氟乙烯基酯树脂的合成原理
• 3.2.2 含氟乙烯基酯树脂耐腐蚀性能测试方法
• 3.2.3 实验药品与实验仪器
• 3.2.4 含氟乙烯基酯树脂的合成
• 3.2.5 含氟乙烯基酯树脂的固化
• 3.2.6 E51环氧乙烯基酯树脂的合成与固化
• 3.3 结果表征
• 3.3.1 含氟乙烯基酯树脂的酸值测定
• 3.3.2 含氟乙烯基酯树脂环氧值的测定
• 3.3.3 外表征
• 3.3.4 热重分析
• 3.3.5 力学性能测试
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.2 催化剂的选择
• 3.4.2 羧基与羟基的酯化
• 3.4.3 反应时自聚现象的避免
• 3.4.4 含氟乙烯基酯树脂的红外分析
• 3.4.5 含氟乙烯基酯树脂固化物的热重分析
• 3.4.6 含氟乙烯基酯树脂的力学性能测试
• 3.4.7 顺丁烯二酸含量对含氟乙烯基酯树脂力学性能的影响
• 3.4.8 含氟乙烯基酯树脂的耐化学腐蚀性能测试
• 3.5 本章小结
• 第4章 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 课题展望
• 参考文献
• 致谢