论文题目: RTM成型用高性能苯并恶嗪树脂的分子设计、制备及性能研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 材料学
作者: 向海
导师: 顾宜
关键词: 树脂传递模塑,苯并恶嗪,开环聚合反应,粘度,固化反应,等温固化动力学,分解反应动力学,动态力学分析,基体树脂
文献来源: 四川大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文根据树脂基复合材料的树脂传递模塑(Resin Transfer Molding, RTM)成型工艺技术对基体树脂的特殊要求,结合新型酚醛树脂——苯并恶嗪树脂的特点,围绕RTM 树脂低粘度和高性能这一研究主题,旨在既提高苯并恶嗪树脂成型工艺性、使其满足RTM 成型工艺的要求,又尽量不降低固化树脂的耐温性能和机械性能,从而得到数种可用于RTM 成型工艺的高性能苯并恶嗪树脂体系。在单体合成上,利用苯并恶嗪灵活的分子设计性,分别合成了四种苯并恶嗪单体。以苯酚、甲醛和苯胺、芳族二胺等为原料,合成出了低粘度的单官能苯并恶嗪S-BOZ 和双官能苯并恶嗪B-BOZ。以苯酚、甲醛和3-乙炔基苯胺为原料,合成了含乙炔基的苯并恶嗪EP-BOZ。此外,以苯酚和氯丙稀为原料,合成出2-烯丙基苯酚,进而再与甲醛、苯胺反应,合成出含有烯丙基的苯并恶嗪AP-BOZ,利用烯丙基与双马树脂的双键反应,将双马树脂结合进苯并恶嗪树脂,可得到双马树脂改性的苯并恶嗪树脂体系。利用FTIR、1H NMR 等分析方法对合成的苯并恶嗪单体结构进行了表征。在树脂配方的设计上,选定B-BOZ 作为基本组分,并通过加入反应性稀释剂S-BOZ、催化剂、含乙炔基反应性基团的EP-BOZ、AP-BOZ 中烯丙基与双马树脂的预聚物、液态橡胶以及脂环族环氧稀释剂等组分,分别设计了BB、BS64、BBC05、BS64C05、B-EP、BAPB121、BAPB111、B-R、BEAI、BECI、BEAPA和BECPA 等树脂体系。采用Brookfield 旋转粘度计对各树脂体系在成型温度下
论文目录:
摘要
Abstract
前言
目录
第一章 高性能RTM 苯并噁嗪树脂的研究背景及本论文的目的、意义和主要内容
1 引言
2 复合材料在航空航天领域的应用发展
3 RTM 成型工艺及其高性能基体树脂的研究进展
3.1 RTM 成型工艺发展概况
3.2 RTM 成型工艺
3.3 RTM 成型工艺的优点和局限性
3.4 RTM 成型工艺用高性能基体树脂
3.4.1 环氧树脂
3.4.2 双马来酰亚胺(BMI)树脂
3.4.3 氰酸酯树脂
3.4.4 聚酰亚胺树脂
3.4.5 酚醛树脂
4 苯并噁嗪树脂的研究进展
4.1 苯并噁嗪单体的合成及表征研究
4.2 苯并噁嗪聚合反应机理和动力学研究
4.3 苯并噁嗪性能与结构的关系
4.3.1 聚苯并噁嗪的性能
4.3.2 聚苯并噁嗪中分子的氢键作用
4.3.3 聚苯并噁嗪的热稳定性和热氧稳定性
4.3.4 聚苯并噁嗪的光辐射稳定性
4.3.5 苯并噁嗪固化过程的体积变化
4.3.6 其他性能研究
4.4 苯并噁嗪的应用开发
4.4.1 耐烧蚀材料
4.4.2 复合材料基体树脂
4.4.3 低粘度的苯并噁嗪
4.4.4 苯并噁嗪/粘土纳米复合材料
5. 热固性树脂的固化反应和增韧研究
5.1 热固性树脂的固化反应研究
5.1.1 固化反应动力学
5.1.1.1 动力学模型
5.1.1.2 凝胶化理论
5.1.1.3 流变学模型
5.2 热固性树脂的增韧研究
5.2.1 热固性树脂的增韧方法
5.2.2 橡胶增韧机理
5.2.2.1 微裂纹理论
5.2.2.2 多重银纹理论
5.2.2.3 剪切屈服/银纹理论
5.2.3 橡胶增韧热固性树脂机理
5.2.4 热塑性塑料的增韧机理
5.2.5 液晶聚合物的增韧机理
6 苯并噁嗪树脂的改性研究
6.1 热固性树脂对苯并噁嗪树脂的改性
6.2 热塑性树脂对苯并噁嗪树脂的改性
6.3 橡胶对苯并噁嗪树脂的改性
6.4 弹性体对苯并噁嗪树脂的改性
7. 本论文的目的、意义和主要内容
8. 本论文的主要创新点
参考文献
第二章 苯并噁嗪中间体的合成及表征
2.1 实验部分
2.1.1 原材料
2.1.2 分析仪器
2.1.3 苯酚/苯胺型单官能苯并噁嗪中间体的合成
2.1.4 苯酚/二胺型双官能苯并噁嗪中间体的合成
2.1.5 含反应性基团苯并噁嗪中间体的合成
2.1.5.1 含乙炔基苯并噁嗪中间体的合成
2.1.5.1.1 3-(3-乙炔基苯基)-3, 4 二氢-2H-1, 3-苯并噁嗪(EP-BOZ)的合成
2.1.5.2 含烯炳基苯并噁嗪中间体的合成
2.1.5.2.1 烯丙基苯基醚(Allyl Ether Phenol, AEP)的合成
2.1.5.2.2 2-烯丙基苯酚(2-AllylPhenol, AP)的合成
2.1.5.2.3 8-烯丙基-3-苯基-3, 4 二氢-2H-1, 3-苯并噁嗪(AP-BOZ)的合成
2.2 结果与讨论
2.2.1 苯并噁嗪中间体的合成
2.2.2 合成产物的表征
2.2.2.1 S-BOZ
2.2.2.2 B-BOZ
2.2.2.3 EP-BOZ
2.2.2.4 AP-BOZ
2.3 小结
参考文献
第三章 RTM 成型用高性能苯并噁嗪树脂体系的配方设计与工艺性能研究
3.1 实验部分
3.1.1 原材料
3.1.2 不同配方树脂体系的制备
3.1.2.1 BB 树脂
3.1.2.2 含反应性稀释剂的树脂体系
3.1.2.2.1 BS64 树脂体系
3.1.2.3 含催化剂的树脂体系
3.1.2.3.1 BBC05 树脂体系
3.1.2.3.2 BS64C05 树脂体系
3.1.2.4 双马树脂改性的树脂体系
3.1.2.4.1 BAPB121 树脂体系
3.1.2.4.2 BAPB111 树脂体系
3.1.2.5 含芳基乙炔反应性基团的树脂体系
3.1.2.5.1 B-EP 树脂体系
3.1.2.6 液体橡胶改性的树脂体系
3.1.2.6.1 液体橡胶改性的B-R 树脂体系
3.1.2.6.2 脂环族环氧和液体橡胶改性的BB 树脂体系
3.1.3 测试表征
3.1.3.1 仪器
3.1.3.2 测试条件
3.2 结果与讨论
3.2.1 BB 树脂的工艺性能
3.2.1.1 BB 树脂粘度与时间及温度的关系
3.2.1.2 储存期对BB 树脂工艺性能的影响
3.2.2 BS64 树脂的工艺性能
3.2.3 催化剂对树脂工艺性能的影响
3.2.4 双马树脂改性苯并噁嗪树脂体系工艺性能的研究
3.2.4.1 BAPB121 树脂的工艺性
3.2.4.2 BAPB111 树脂的工艺性
3.2.5 含芳基乙炔反应性基团树脂体系工艺性能的研究
3.2.6 改性树脂体系工艺性能的研究
3.2.6.1 液体橡胶改性的B-R 树脂体系
3.2.6.1.1 ATBN 改性BB 树脂体系工艺性能研究
3.2.6.1.2 CTBN 改性BB 树脂体系工艺性能研究
3.2.6.2 脂环族环氧和液体橡胶改性的BB 树脂体系工艺性能研究
3.2.6.2.1 咪唑催化剂体系
3.2.6.2.2 邻苯二甲酸酐催化剂体系
3.3 小结
参考文献
第四章 RTM 苯并噁嗪树脂固化反应研究
4.1 实验部分
4.1.1 原材料
4.1.2 分析测试
4.1.2.1 仪器及测试条件
4.1.2.2 BB 在不同温度和不同时间反应状况的DSC 测试
4.1.2.3 BB 在180℃和不同时间反应状况的FTIR 测试
4.1.2.4 BB 等温固化反应动力学测试
4.2 结果与讨论
4.2.1 双官能苯并噁嗪树脂体系固化反应研究
4.2.1.1 BB 中间体的固化反应研究
4.2.1.1.1 固化反应的温度和时间与固化反应程度的关系
4.2.1.2 BB 中间体的固化反应动力学研究
4.2.1.3 催化体系BBC05 树脂固化反应研究
4.2.1.4 活性稀释剂对BB 固化反应的影响
4.2.1.5 催化剂和活性稀释剂对BB 固化反应的影响
4.2.2 双马树脂改性的苯并噁嗪树脂体系固化反应研究
4.2.2.1 烯丙基苯并噁嗪固化反应研究
4.2.2.2 AP-BOZ 与BMI 二元体系固化反应研究
4.2.2.3 AP-BOZ/BMI/B-BOZ 三元体系固化反应研究
4.2.3 含芳基乙炔反应性基团树脂固化反应研究
4.2.4 液体橡胶改性苯并噁嗪树脂固化反应研究
4.2.4.1 氨基封端的丁腈橡胶(ATBN)改性苯并噁嗪树脂固化反应研究
4.2.4.2 羧基封端的丁腈橡胶(CTBN)改性苯并噁嗪树脂固化反应研究
4.2.3.3 两种液体橡胶对BB 固化反应影响的比较
4.2.4 脂环族环氧和液体橡胶改性苯并噁嗪树脂固化反应研究
4.2.4.1 咪唑催化剂体系固化反应研究
4.2.4.2 邻苯二甲酸酐催化剂体系固化反应研究
4.3 小结
参考文献
第五章 RTM 苯并噁嗪树脂固化物的性能研究
5.1 实验部分
5.1.1 原材料
5.1.2 树脂固化条件
5.1.3 分析测试
5.1.3.1 热失重分析(TGA)
5.1.3.2 热分解动力学分析
5.1.3.3 动态力学分析(DMA)
5.1.3.4 拉伸强度和模量测试
5.1.3.5 弯曲强度和模量测试
5.2 结果与讨论
5.2.1 双官能苯并噁嗪BB 中间体固化物性能研究
5.2.1.1 耐热温度指数的测定
5.2.1.2 热分解动力学研究
5.2.1.2.1 热分解动力学的理论基础
5.2.1.2.2 热分解反应的级数n
5.2.1.2.3 热分解反应的活化能E 及频率因子A
5.2.1.3 动态力学分析(DMA)
5.2.1.4 机械性能研究
5.2.1.4.1 BB 树脂固化物常温机械性能研究
5.2.1.4.2 BB 树脂固化物高温机械性能研究
5.2.1.4.3 玻璃布/BB 树脂层压板机械性能研究
5.2.2 活性稀释剂和催化剂等对BB 树脂固化物性能的影响研究
5.2.2.1 动态力学性能研究
5.2.2.2 机械性能研究
5.2.3 双马树脂改性苯并噁嗪树脂固化物性能研究
5.2.3.1 动态力学性能研究
5.2.3.2 机械性能研究
5.2.4 含炔基反应性基团的苯并噁嗪树脂固化物性能研究
5.2.4.1 热失重分析
5.2.4.2 动态力学性能研究
5.2.5 液体橡胶改性苯并噁嗪树脂固化物性能研究
5.2.5.1 热失重分析
5.2.5.2 动态力学性能研究
5.2.5.3 机械性能研究
5.2.6 脂环族环氧/液体橡胶改性苯并噁嗪树脂固化物性能研究
5.2.6.1 动态力学性能研究
5.2.6.1.1 咪唑催化剂体系固化物性能研究
5.2.6.1.2 邻苯二甲酸酐催化剂体系固化物性能研究
5.2.6.2 机械性能研究
5.3 小结
参考文献
第六章 多组分苯并噁嗪树脂相结构与性能的关系研究
6.1 实验部分
6.1.1 原材料
6.1.2 树脂固化条件
6.1.3 分析测试
6.1.3.1 扫描电镜
6.2 结果与讨论
6.2.1 液体橡胶改性苯并噁嗪树脂体系相结构研究
6.2.1.1 ATBN 改性苯并噁嗪树脂体系相结构的研究
6.2.1.2 CTBN 改性苯并噁嗪树脂体系相结构的研究
6.2.2 脂环族环氧/液态橡胶改性苯并噁嗪树脂体系相结构研究
6.2.2.1 ATBN 改性树脂体系相结构的研究
6.2.2.2 CTBN 改性树脂体系相结构的研究
6.3 小结
参考文献
主要结论
在读期间科研成果简介
学位论文原创性声明
致谢
发布时间: 2005-10-17
参考文献
- [1].生物质碳制备氧化石墨烯及氧化石墨烯、异氰酸酯对聚苯并恶嗪的改性研究[D]. 朱林林.合肥工业大学2017
- [2].聚苯并恶嗪的非均相结构及其碳纤维复合材料的固化动力学和界面性能研究[D]. 信春玲.北京化工大学2005
- [3].纳米压印用聚苯并恶嗪类抗粘材料的制备及其表面性能研究[D]. 曲丽.华东理工大学2011
- [4].以腰果酚型液态苯并恶嗪为基体的氧化石墨烯复合材料及含磷和钼阻燃材料的研究[D]. 徐国梅.合肥工业大学2016
- [5].基于硅烷官能化苯并恶嗪型防腐蚀材料的制备及性能研究[D]. 周长路.华东理工大学2014
- [6].纳米压印用聚合物体系的创制与性能的研究[D]. 董会杰.华东理工大学2011
相关论文
- [1].RTM成型碳/环氧复合材料非平衡浸润过程与界面性能调控[D]. 马克明.大连理工大学2011
- [2].具有高耐热和高阻燃性的恶嗪树脂的研究[D]. 王登霞.山东大学2012
- [3].新型耐高温苯并恶嗪树脂的制备及其性能研究[D]. 李维智.南京大学2013
- [4].共注射RTM制备承载/隔热/防热一体化复合材料[D]. 尹昌平.国防科学技术大学2009
- [5].芴基苯并恶嗪的合成聚合及性能研究[D]. 王军.哈尔滨工程大学2010
- [6].聚苯并恶嗪的非均相结构及其碳纤维复合材料的固化动力学和界面性能研究[D]. 信春玲.北京化工大学2005
标签：树脂传递模塑论文; 苯并恶嗪论文; 开环聚合反应论文; 粘度论文; 固化反应论文; 等温固化动力学论文; 分解反应动力学论文; 动态力学分析论文; 基体树脂论文;