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新型磷氮双功能固化剂的合成及环氧纳米复合材料的制备与应用

作　者: 赵小敏
导　师: 韦平
学　校: 上海交通大学
专　业: 材料学
关键词: 环氧树脂 阻燃固化剂 纳米粘土 合成 阻燃作用
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


环氧树脂固化物由于其良好的机械强度、电气绝缘、耐化学腐蚀等性能,已成为支撑电子电气产业的重要支柱。然而与大多数高分子材料一样,环氧固化物极易燃,工业上最常见的是含卤素的阻燃环氧固化物。如何在工业上实现环氧固化物的无卤阻燃和耐热性能具有很大的挑战性。本文以三氯氧磷、双酚A和氰酸钠等低成本化学物质为原料,合成了一种新型双功能固化剂。利用红外和元素分析对其结构进行了表征。固化剂的起始分解温度为270℃,最大热分解温度为380℃,600℃的残留物产率为36.2%。该固化剂可直接固化环氧树脂或与常用固化剂共固化得到具有优良阻燃性能的环氧聚合物,阻燃测试表明LOI达31,在UL 94测试中通过V0级(1.6mm厚的样品),同时玻璃化转变温度可达130℃。解决了环氧树脂与阻燃剂之间的相容性问题。为了进一步满足实际要求,本文考察了纳米粘土和纳米改性白炭黑对于环氧聚合物的热性能、阻燃性能以及力学性能的影响。纳米粘土的添加对于氧指数的影响则随添加量而变化。纳米粘土添加量为2wt%时氧指数提高到31。有机改性白炭黑对于环氧复合材料的氧指数值影响与纳米粘土的影响相类似。环氧树脂纳米粘土复合材料的储能模量比无纳米的体系高很多。当添加量为2wt%时,环氧树脂纳米粘土复合材料比无纳米体系增幅最大。且玻璃化转变温度可达到146℃。纳米粘土片层对环氧树脂纳米复合材料具有增强作用,复合材料的储能模量DGEBA/BPAN体系比无纳米的体系高得多。当添加量为2wt%时,DGEBA/BPAN/DK2复合材料比DGEBA/BPAN体系增大最为明显。随着粘土含量的增加复合材料的冲击强度呈现先增大后减小的趋势,在添加量为2wt%时达到最大为9.0kJ/m~2。

全文目录


摘要  3-5
ABSTRACT  5-8
目录  8-10
第一章 绪论  10-31
  1.1 国内外环氧树脂的研究进展  10-11
  1.2 环氧树脂的阻燃研究进展  11-30
    1.2.1 添加型阻燃环氧树脂  12-21
    1.2.2 反应型环氧阻燃剂  21-30
  1.3 主要课题研究内容  30-31
第二章 双功能固化剂的合成与表征  31-44
  2.1 引言  31-32
  2.2 实验部分  32-37
    2.2.1 实验原料与来源  32
    2.2.2 仪器分析与表征  32-33
    2.2.3 双功能固化剂的合成  33-34
    2.2.4 中间体的合成条件研究  34-37
  2.3 中间体和产物的表征  37-43
    2.3.1 核磁和红外结构表征  37-39
    2.3.2 双功能固化剂的热分析  39-40
    2.3.3 固化剂高温残留物拉曼分析  40-42
    2.3.4 固化剂高温残留物红外分析  42-43
  2.4 本章小结  43-44
第三章 新型固化剂在环氧树脂中的应用  44-58
  3.1 引言  44
  3.2 实验部分  44-46
    3.2.1 原料与来源  44-45
    3.2.2 仪器分析与表征  45
    3.2.3 环氧树脂的固化  45-46
  3.3 结果分析  46-56
    3.3.1 阻燃性能  46-47
    3.3.2 热分析  47-49
    3.3.3 成炭拉曼分析  49-52
    3.3.4 热解燃烧流量仪测试  52-53
    3.3.5 冲击强度  53-54
    3.3.6 形貌分析  54-56
  3.4 本章小结  56-58
第四章 环氧树脂纳米复合材料的制备与性能  58-82
  4.1 引言  58-59
  4.2 实验部分  59-60
    4.2.1 原料与来源  59
    4.2.2 仪器分析与表征  59-60
    4.2.3 环氧树脂复合物的制备  60
  4.3 结果分析  60-80
    4.3.1 XRD 结构分析  60-62
    4.3.2 阻燃性能  62-63
    4.3.3 热分析  63-67
    4.3.4 成炭拉曼分析  67-72
    4.3.5 力学性能影响  72-76
    4.3.6 形貌表征  76-80
  4.4 本章小结  80-82
第五章 全文总结  82-84
参考文献  84-94
硕士期间的发表工作  94-95
致谢  95-97

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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