超支化聚酯增韧环氧及其增韧机理

论文摘要

本文以端羟基超支化聚酯H30为出发点,对超支化聚合物的端基进行设计,为H30的端基接枝上苯基等基团;同时系统研究了H30及其端基改性产物对DGEAC/DDM环氧体系的增韧效果,并讨论不同的端基对增韧效果的影响。采用苯甲酰氯和环氧氯丙烷作为封端改性剂,赋予超支化聚酯不同的端基,主要用GPC,13C NMR,FTIR,DSC等研究了端基改性产物的性能。13C NMR的谱图能够很清楚地反映出端基的接枝程度,并比较精确的计算了端苯基超支化聚酯的接枝率和数均分子量。端羟基超支化聚酯H30改性DGEAC/DDM体系的结果表明,H30能够有效的增韧环氧树脂;H30的添加量为5 phr的时候,环氧体系的冲击强度从21.31±1.77 KJ/m2上升到28.60±0.97 KJ/m2。通过对体系微观结构的分析可以了解到,在环氧树脂固化过程中,H30在体系中发生化学诱导相分离,以颗粒状均匀分布在环氧基体网络中,超支化聚合物颗粒的尺寸为100-200nm。可以用空穴理论、剪切带理论解释了超支化聚酯的增韧机理。H30含有大量的端羟基,使得其分子间有极强的相互作用,在环氧固化过程中容易发生化学诱导相分离而形成两相结构,H30以颗粒的状态分布在环氧基体中。这是H30能够增韧环氧体系的关键因素之一。同时,环氧固化过程中使得基体网络上有大量的羟基,这些羟基能够与超支化聚合物粒子形成很强的氢键。粒子与基体之间拥有相当大的相互作用,这是H30能够增韧环氧体系的另一个关键因素。采用端苯基超支化聚酯H30-Bn改性DGEAC/DDM体系时发现,体系的冲击强度没有出现增加,反而有所下降。这是因为,H30-Bn和H30相比,端苯基使得超支化聚合物的极性下降,不容易在环氧固化过程中发生化学诱导相分离,H30-Bn改性DGEAC/DDM体系呈均相;另一方面,H30-Bn的端苯基与环氧基体相互作用力小,难以有效的起增韧效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 超支化聚合物
• 1.2.1 结构与性能
• 1.2.1.1 结构
• 1.2.1.2 性能
• 1.2.2 合成与改性
• 1.2.3 应用
• 1.3 环氧增韧
• 1.3.1 增韧机理
• 1.3.2 增韧方法
• 1.4 超支化聚合物增韧环氧树脂
• 1.4.1 超支化增韧环氧体系研究进展
• 1.4.2 超支化增韧环氧体系增韧机理
• 1.5 相分离
• 1.5.1 反应诱导相分离
• 1.5.2 理论背景
• 1.5.3 相分离模型
• 1.5.4 相结构的演变理论
• 1.6 论文的研究目的和内容
• 1.6.1 研究目的
• 1.6.2 研究内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 主要原料
• 2.2 主要设备
• 2.3 实验过程
• 2.3.1 端轻基超支化聚醋端基改性
• 2.3.1.1 端基苯基化
• 2.3.1.2 性能测试
• 2.3.2 超支化聚酯改性环氧研究
• 2.3.2.1 浇注体的制备
• 2.3.2.2 性能测试
• 第三章 超支化聚酯H30的端基改性
• 3.1 端基苯基化
• 13C NMR谱图分析'>3.1.1¹³C NMR谱图分析
• 3.1.2 平均接枝率（OH conversion，md）
• 3.1.3 分子量的计算
• 3.1.4 GPC分析
• 3.1.5 FTIR分析
• 3.1.6 DSC分析
• 3.1.7 本节小结
• 3.2 端基环氧化
• 13C NMR谱图和FTIR谱图分析'>3.2.1¹³C NMR谱图和FTIR谱图分析
• 3.2.2 本节小结
• 第四章 超支化聚酯H30及其端基改性产物增韧DGEAC/DDM体系研究
• 4.1 超支化聚酯H30增韧DGEAC/DDM体系研究
• 4.1.1 超支化聚酯H30在DGEAC/DDM体系的化学诱导相分离
• 4.1.2 增韧机理
• 4.1.3 超支化聚酯H30的使用对DGEAC/DDM体系的固化动力学的影响
• 4.1.4 本节小结
• 4.2 端苯基超支化聚酯增韧DGEAC/DDM体系研究
• 第五章 超支化增韧环氧增韧机理及其研究展望
• 5.1 超支化增韧环氧增韧机理
• 5.2 研究展望
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者及导师简介
• 北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书