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环氧树脂基复合材料增韧改性研究

作　者: 邓晓琴
导　师: 卢斌；胡建斌
学　校: 中南大学
专　业: 材料学
关键词: 环氧树脂固化剂原位聚合聚氨酯增韧
分类号: TQ323.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

环氧树脂以其优良的综合性能,在许多领域得到了广泛的应用。但因其脆性大,耐冲击性差且容易开裂等缺点,在很大程度上限制了它在那些需要高抗冲击及抗断裂性能场合下的应用。因此,对环氧树脂的增韧化研究具有十分重要的应用价值。本文主要从两个方面对环氧树脂基复合材料进行增韧改性。首先是合成一种新的固化剂,通过复配对传统固化剂进行改性;其次是采用原位聚合方法,以联苯二酚等为原料得到聚氨酯/环氧树脂共混体系。再将两者合理的配比制备出综合性能优异的环氧树脂基复合材料。利用傅立叶红外光谱(IR)、扫描电子显微镜(SEM)等方法考察了所制备材料的综合性能,并对其增韧机理进行了分析。试验结果表明:①当自制固化剂添加量为固化剂总量的50%时,体系的力学性能达到最佳效果。其中冲击强度最高可提高346.5%;拉伸强度可提高73.0%;弯曲强度可提高31.1%;弯曲模量可提高21.7%。②以联苯二酚等为原料,合成中间产物介晶二醇,当介晶二醇用量为环氧树脂的6%、与TDI摩尔比为1:2、反应时间为2.5 h的条件下,共混材料的冲击强度提高了187.9%,弯曲强度提高了4.7%,拉伸强度提高了19.5%。聚氨酯/环氧树脂体系为均相体系,其热性能也得以显著提高。③通过扫描电子显微镜(SEM)对所制备环氧树脂基复合材料进行微观分析,我们发现原位聚合所制备的聚氨酯/环氧树脂体系相容性好,其增韧机理属于微裂纹—剪切带、微裂纹路径的偏移和微裂纹支化的共同作用机理。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章文献综述  8-30
  1.1 引言  8-14
    1.1.1 环氧树脂概述  8-12
    1.1.2 固化剂简介  12-14
  1.2 环氧树脂增韧改性方法  14-26
    1.2.1 橡胶类弹性体  14-16
    1.2.2 热塑性树脂  16-18
    1.2.3 液晶聚合物  18-20
    1.2.4 超支化聚合物  20-21
    1.2.5 核-壳结构聚合物  21-22
    1.2.6 用膨胀性单体  22
    1.2.7 互穿网络聚合物  22-24
    1.2.8 刚性粒子  24-25
    1.2.9 纳米无机物  25
    1.2.10 原位聚合物  25-26
  1.3 固化剂增韧改性方法  26-28
    1.3.1 柔性链段固化剂改性增韧  27-28
    1.3.2 与环氧化合物加成改性增韧  28
    1.3.3 低分子聚酰胺改性增韧  28
  1.4 其它增韧方法  28-29
  1.5 本研究的目的和意义  29-30
第二章固化剂改性研究  30-42
  2.1 引言  30
  2.2 主要原材料和试剂  30-31
  2.3 测试仪器  31
  2.4 测试方法及条件  31
  2.5 实验方法  31-33
    2.5.1 合成  31
    2.5.2 同化  31-32
    2.5.3 基本配比及固化条件  32
    2.5.4 固化反应机理  32-33
  2.6 实验结果与讨论  33-41
    2.6.1 自制固化剂用量对体系力学性能的影响  33-37
    2.6.2 自制固化剂用量对共混体系动态力学性能的影响  37-40
    2.6.3 自制固化剂用量对共混体系热性能的影响  40-41
  2.7 本章小结  41-42
第三章环氧树脂改性研究  42-52
  3.1 引言  42
  3.2 原材料及实验方法  42-43
    3.2.1 主要原材料和试剂  42-43
    3.2.2 4，4′-二(β-羟乙氧基)联苯(DHBP)的合成  43
    3.2.3 共混材料的制备  43
  3.3 试验结果与讨论  43-51
    3.3.1 红外光谱分析  43-45
    3.3.2 介晶基元单体的影响  45
    3.3.3 共混材料的力学性能分析  45-48
    3.3.4 聚氨酯/环氧树脂共混材料的热性能分析  48-49
    3.3.5 含介晶基元聚氨酯/环氧树脂材料动态力学分析  49-51
  3.4 本章小结  51-52
第四章机理分析  52-61
  4.1 引言  52
  4.2 测试仪器和条件  52
    4.2.1 测试仪器  52
    4.2.2 测试条件  52
  4.3 交联网络结构的形成  52-53
  4.4 反应机理  53-56
  4.5 材料冲击断面形貌的扫描电镜分析  56-59
  4.6 材料的聚态结构  59
  4.7 本章小结  59-61
第五章总结与展望  61-63
  5.1 总结  61-62
  5.2 展望  62-63
参考文献  63-71
致谢  71-72
攻读硕士学位期间发表的论文  72

环氧树脂基复合材料增韧改性研究

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