DAP树脂的高温制备技术及其玻璃纤维复合材料的研究

论文摘要

邻苯二甲酸二烯丙酯（DAP）树脂介电性能优异,尺寸稳定,耐热耐水,耐候性好,在电子、建筑、航空航天等领域均有重要的应用。目前,合成DAP树脂主要采用自由基聚合的方法,但生产DAP树脂的产率低,能耗大,以及对环境存在污染。为了革除上述弊端,本文研究了一种高温自由基本体聚合的方法生产DAP预聚液,优化了DAP预聚液的制备方法,减少了溶剂、沉淀剂的大量使用,降低了对环境的污染,使DAP预聚液可直接作为其树脂使用。本文还探索了DAP树脂真空辅助（VARI）成型工艺,简化了传统的制造工艺流程,力求做到“绿色生产”。本文采用高温本体聚合方法,由DAP单体在高温引发剂的条件下直接聚合成DAP预聚体,提高DAP单体转化率达到40%以上。确定了合适的聚合温度范围为190℃-220℃,找到了适宜的高温引发剂2,3-二甲基.2,3-二苯基丁烷（DMDPB）以及合适的引发剂用量为0.5%（质量分数）。测定了不同聚合温度下DAP的凝胶时间,通过测定DAP单体在高温聚合凝胶前转化率的变化,研究DAP单体高温聚合反应动力学。在DMDPB用量为0.5%的条件下,此反应体系的反应活化能为Ea=97.45kJ/mol,反应级数近似为二级反应。使用傅立叶红外光谱（FTIR）对DAP预聚产物和聚合反应过程进行了表征。本文通过粘度测试发现:高温聚合DAP预聚液基本符合粘度方程,其粘流活化能ΔEη=46.05kJ/mol。高温聚合DAP预聚液粘度在常温下较高,但中温下（70℃～80℃）粘度适中。高温聚合DAP预聚液在室温下贮存半年其粘度基本不变。通过静态力学测试、热重分析（TGA）和动态力学（DMA）分析,研究了不同聚合温度下制备的DAP树脂的力学性能和热性能。研究发现:高温聚合方法对DAP树脂的力学性能和热性能的影响不大。DMA测试结果表明:DAP树脂的玻璃化转变温度为166.2～187.4℃。TGA的测试结果表明:DAP树脂固化物开始热分解温度为285～296℃均具表现出良好的耐热性能。本文直接使用DAP预聚液成功采用VARI工艺制备出DAP树脂玻璃纤维复合材料并通过静态力学测试研究了其力学性能。研究发现:VARI工艺方法是制备DAP树脂玻璃纤维复合材料简便易行的新方法,可以制作出力学性能更加优良的DAP树脂玻璃纤维复合材料。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 烯丙基酯树脂简介
• 1.2 DAP研究的发展现状、进展及存在的问题
• 1.2.1 DAP树脂的结构、特性与应用
• 1.2.2 DAP研究发展现状与进展
• 1.2.3 DAP研究存在的问题
• 1.3 高温引发剂DMDPB的合成及应用
• 1.4 真空辅助成型技术（VARI）
• 1.5 课题研究目的和意义、研究内容及创新点
• 1.5.1 研究目的和意义
• 1.5.2 研究内容
• 1.5.3 创新点
• 第2章 DAP的高温聚合研究
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 原料
• 2.1.2 实验仪器
• 2.1.3 聚合反应
• 2.2 分析测试
• 2.2.1 单体转化率的测定
• 2.2.2 双键含量的测定
• 2.2.3 分子量测定
• 2.2.4 红外分析
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 DAP自由基聚合反应的引发机理
• 2.3.2 反应温度和引发剂含量对反应时间的影响
• 2.3.3 反应温度对DAP单体转化率的影响
• 2.3.4 DAP高温聚合反应动力学研究
• 2.3.5 DAP预聚液的红外表征
• 2.4 小结
• 第3章 高温聚合DAP树脂的性能研究
• 3.1 实验材料及设备
• 3.2 DAP树脂的粘度与贮存性能的研究
• 3.2.1 DAP预聚液的粘度性能
• 3.2.2 DAP预聚液的贮存性能
• 3.2 DAP树脂的力学性能研究
• 3.2.1 DAP树脂浇铸体试样的制作
• 3.2.2 测试仪器及测试标准
• 3.3.3 DAP树脂浇铸体的力学性能
• 3.4 DAP树脂的热性能研究
• 3.4.1 测试仪器及表征方法
• 3.4.2 DAP树脂固化物的动态力学分析（DMA）
• 3.4.3 DAP树脂固化物的TGA分析
• 3.5 小结
• 第4章 DAP树脂玻璃纤维复合材料的制作及性能研究
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 实验材料与设备
• 4.1.2 工艺过程
• 4.2 高温聚合DAP玻璃纤维复合材料力学性能研究
• 4.2.1 试样的制作与实验的设备
• 4.2.2 测试结果与讨论
• 4.3 小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录