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超支化环氧树脂的合成及其固化反应动力学研究

作　者: 佘振银
导　师: 卢彦兵
学　校: 湖南大学
专　业: 化学工程与技术
关键词: 超支化聚合物 环氧树脂 质子转移 动力学
分类号: TQ323.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


环氧树脂是一种热固性树脂,具有良好的电性能、化学稳定性、粘接性、加工性等特点。超支化聚合物是一种具有高度支化结构、良好溶解性、低粘度以及较高化学反应活性的新型功能高分子材料。利用超支化技术来合成环氧树脂,使超支化环氧化合物兼具超支化聚合物和环氧化合物的特性,为探索环氧树脂的合成、改性与应用,以及寻求性能更为优异的环氧树脂和提高环氧树脂复合材料的综合性能提供了一条新的途径,可以在保证环氧树脂优越性能前提下,通过引入不同的功能基团提高环氧树脂的耐热性、韧性、耐侯性和阻燃性等。超支化环氧化合物的合成与应用已经引起了人们的极大兴趣。超支化环氧树脂的合成主要分为超支化聚合物的合成和端基的环氧化两个步骤,其合成的关键是环氧基团的引入。其主要合成方法有环氧氯丙烷间接法、双键加成法、双键氧化法、质子转移聚合法。质子转移聚合法与其它三种方法的区别在于该方法能将环氧化这一步放在对单体的环氧化中进行,减小可水解氯的存在对环氧树脂性能的影响。本文采用质子转移聚合法以双酚A为A2单体、异氰尿酸三缩水甘油酯为B3单体,四氢呋喃为溶剂,四丁基溴化铵为催化剂,在一定温度下进行质子转移聚合反应。通过红外、核磁、GPC对聚合物进行了表征,考查了不同的投料比、反应时间、催化剂浓度、单体的浓度对分子量和特性粘数的影响。不同的投料比对环氧树脂环氧值的影响,以及温度对合成环氧树脂产率的影响,还对合成的超支化环氧树脂进行了固化反应动力学研究。分析结果表明,制得的超支化环氧树脂具有良好的溶解性、低粘度、热稳定性。根据DSC数据,用Kissinger法和Ozawa法计算超支化环氧树脂/DDS的固化表观活化能,确认该固化反应级数为一级反应,同时得到该固化反应的最佳固化工艺条件。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章 绪论  10-23
  1.1 超支化聚合物的研究背景  10-11
  1.2 超支化聚合物的合成方法和研究现状  11-16
    1.2.1 ABn 型单体缩聚法  11-13
    1.2.2 自缩合乙烯基聚合法  13-14
    1.2.3 开环聚合法  14
    1.2.4 其它聚合法  14-15
    1.2.5 双分子合成法  15-16
  1.3 环氧树脂的合成及应用  16-17
    1.3.1 环氧树脂合成方法  16-17
    1.3.2 环氧树脂的应用  17
  1.4 超支化环氧树脂的结构与性能特点  17-18
  1.5 超支化环氧树脂的合成  18-21
    1.5.1 环氧氯丙烷间接法  18-20
    1.5.2 双键加成法  20-21
    1.5.3 双键氧化法  21
    1.5.4 质子转移聚合法  21
  1.6 超支化环氧树脂的应用前景与本课题的目的和意义  21-23
第2章 实验部分  23-30
  2.1 药品与仪器  23-24
    2.1.1 化学试剂  23-24
    2.1.2 实验仪器  24
  2.2 超支化环氧树脂的合成  24-26
    2.2.1 单体异氰尿酸三缩水甘油酯(TGIC)的提纯  24
    2.2.2 合成方法与路线  24-26
  2.3 分析测试方法  26-28
    2.3.1 红外光谱测定  26
    2.3.2 核磁共振光谱测定  26
    2.3.3 聚合物分子量测定  26
    2.3.4 环氧值的测定  26-27
    2.3.5 粘数的测定  27-28
    2.3.6 环氧树脂溶解性的测定  28
  2.4 超支化环氧树脂固化物阻燃性测试  28
  2.5 热性能测试  28-30
    2.5.1 固化物的热性能  28-29
    2.5.2 超支化环氧树脂与 DDS 的固化反应动力学  29-30
第3章 实验结果与讨论  30-45
  3.1 超支化环氧树脂的表征  30-31
    3.1.1 超支化环氧树脂的红外表征  30
    3.1.2 超支化环氧树脂的核磁表证  30-31
  3.2 超支化环氧树脂的分子量  31-32
  3.3 超支化环氧树脂的环氧值  32-33
  3.4 超支化环氧树脂的特性粘数  33-35
    3.4.1 投料比对产物特性粘数的影响  33
    3.4.2 反应时间对产品特性粘数的影响  33-34
    3.4.3 催化剂浓度对产品特性粘数的影响  34
    3.4.4 单体 A2 的浓度对产品特性粘数的影响  34-35
  3.5 超支化环氧树脂产率的影响因素  35-36
  3.6 超支化环氧树脂的溶解性  36
  3.7 超支化环氧固化物的阻燃性  36-37
  3.8 超支化环氧树脂固化物热性能分析  37-38
  3.9 超支化环氧树脂与 DDS 的固化动力学分析  38-45
    3.9.1 动力学基本方程及动力学参数计算方法  38-40
    3.9.2 树脂的固化动力学研究  40-45
结论  45-46
参考文献  46-51
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录  51-52
致谢  52

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 合成树脂与塑料工业 > 缩聚类树脂及塑料 > 环氧树脂及塑料
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