改性環(huán)氧樹脂體系的設(shè)計合成及性能研究.pdf

1、本論文合成了一系列的環(huán)氧樹脂預(yù)聚物,用來改善通用環(huán)氧樹脂(DGEBA)的抗沖擊性能和阻燃性能,系統(tǒng)研究了所合成物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和其對通用環(huán)氧樹脂性能的影響。此外,本文還以生物低聚糖β-環(huán)糊精作為主要原料合成了一種可以在酸性條件下降解的環(huán)氧樹脂,并系統(tǒng)研究了這種環(huán)氧樹脂的結(jié)構(gòu)、性能和降解性能。主要工作如下:
　　 1.應(yīng)用有機硅合成中的兩種典型反應(yīng)硅氫化反應(yīng)和縮合反應(yīng)合成了一種末端含有多重環(huán)氧基團的碳硅氧烷(E-carbosiloxan

2、e),并用作環(huán)氧樹脂的增韌劑。在合成過程中,考察了反應(yīng)溫度和催化劑類型對于E-carbosiloxane結(jié)構(gòu)的影響,發(fā)現(xiàn)當反應(yīng)溫度控制在50℃以下并使用Karstedt-type催化劑時進行反應(yīng)可以得到與所設(shè)計結(jié)構(gòu)一致的結(jié)構(gòu)。將E-carbosiloxane與通用環(huán)氧樹脂(DGEBA)共固化,得到共固化物。表征了E-carbosiloxane填充量對共固化物沖擊強度、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)、儲能模量(E')和耐熱性的影響。測試結(jié)果顯示,

3、沖擊強度隨著E-carbosiloxane填充量的增加而增加；玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和儲能模量隨著填充量的增加先上升后下降,并在7.5wt％時達到最高值；隨著E-carbosiloxane填充量的增加,共固化物的耐熱性也得到了一定程度的提高。
　　 2.利用硅氫化反應(yīng),以高含氫硅油作為主要原料合成了一種高含硅量的環(huán)氧樹脂預(yù)聚物(multi—functional polysiloxane,PMGS)。將PMGS與通用環(huán)氧樹脂DGEBA共固

4、化后,得到共固化物,并系統(tǒng)表征了PMGS填充量對共固化物玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、儲能模量、耐熱性和阻燃性能的影響。其中,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和儲能模量隨著填充量的增加先上升后下降,并在填充量為10wt％時達到最高值,在15wt％時回降到未改性固化樣條的水平值；共固化物的耐熱性隨著填充量的增加逐步上升。相對于未改性樣條(LOI:23.2),共固化樣的阻燃性能也得到一定程度的提高,當填充量為20wt％時,共固化樣條的LOI值可以達到29.5。
　　

5、 3.以六氯環(huán)三磷腈、單氫烷氧基硅烷單體和環(huán)氧丙醇作為原料合成了一種反應(yīng)型磷、硅、氮協(xié)同型阻燃劑六(3-三縮水甘油基硅基丙撐)三聚磷腈(HGPP)。通過與通用環(huán)氧樹脂DGEBA共固化,得到共固化物。與未經(jīng)HGPP改性的固化物相比,共固化物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和儲能模量先上升后下降,在填充量為10wt％時,達到最高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和儲能模量。隨著填充量的增加,共固化物的耐熱性和阻燃性逐步提高。與未改性樣條和PMGS改性樣條相比,HGPP改性

6、的固化物阻燃性能更佳,在填充量為15wt％時,共固化物的LOI值可以達到32.1。
　　 4.以低聚糖β-環(huán)糊精作為主要原料,合成了兩種可以在酸性條件下降解的環(huán)氧樹脂epoxy-β-CD。對合成物質(zhì)結(jié)構(gòu)的表征表明該環(huán)氧樹脂經(jīng)固化反應(yīng)后仍然保留了β-環(huán)糊精的大環(huán)狀結(jié)構(gòu),大環(huán)上的7個葡萄糖環(huán)以α-1,4糖苷鍵首尾相連。對固化物進行DSC測試發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了兩個明顯的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度峰,這也表明固化物中β-環(huán)糊精大環(huán)狀結(jié)構(gòu)的存在。剝離力測試發(fā)