二甲基硅烷芴基环氧树脂的合成及其性能研究

摘要

随着近年来科技的高速发展,在某些高技术领域对于环氧树脂的性能提出了更高的要求。针对提高树脂的韧性、耐热性以及进一步降低树脂的吸水性、工艺加工难度等应用需求,本论文在用新型有机硅与双酚芴共同改性环氧树脂的研究上做了分子结构设计、合成及改性效果的探究。有机硅改性环氧树脂具有降低环氧树脂内应力、提高韧性等优点,同时具有低表面能、热稳定性好、介电强度高、低温柔韧性好等性能得到广泛应用。但吸水率高使得吸水后性能显著下降,因而引入双酚芴这独特的“Cardo”环结构来改性有机硅环氧树脂,提高环氧树脂的耐热性及降低吸水性。
　　本论文从高分子结构设计的角度出发,以双酚芴、二甲基二氯硅烷、环氧氯丙烷为原料,采用两步法合成了二甲基硅烷芴基环氧树脂(BMEBF)。
　　(1)通过FT-IR、1H-NMR进行表征,证实合成产物结构与我们的合成目标一致,同时进行了分子量的分布与测定、环氧值的滴定、热重分析等工作,结果表明,二甲基硅烷芴基环氧树脂的环氧值为0.2~0.22,其初始分解温度达394.47℃,在600℃时的残余率为23.99％,表明该环氧树脂具有优异的耐热性能。
　　(2)为了更好的研究二甲基硅烷芴基环氧树脂的性能,我们选用了二氨基二苯砜(DDS)、二氨基二苯甲烷(DDM)和邻苯二甲酸酐(PA)三种固化剂分别固化二甲基硅烷芴基环氧树脂,形成三种树脂固化体系。我们采用非等温DSC法研究了三种固化反应体系(BMEBF/DDS、BMEBF/DDM、BMEBF/PA)的反应动力学。通过研究得到,体系中固化反应用Kissinger及Ozawa两种方法的表观活化能Ea,反应级数都非常接近于1,并且确定了三种固化体系的固化工艺。
　　(3)同时对固化物采用不同的升温速率进行了热分解动力学的研究,并求出了热分解活化能E,研究了固化体系的耐热性。
　　(4)用DDS、DDM两种固化剂对不同比例的BMEBF/E-51复合材料进行固化浇注,通过DMA分析发现,随着二甲基硅烷芴基环氧树脂在复合材料中含量的增加,体系的玻璃化温度呈下降趋势,并且DDS固化的复合材料玻璃化温度明显比DDM固化高出许多,并对材料进行了冲击强度测试。通过一系列研究发现在分子结构中引入芴这一刚性基团和引入有机硅这一柔性链段能够有效改善树脂的韧性、耐热性、热稳定性等性能。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 环氧树脂的概述

1.3 有机硅改性环氧树脂

1.4 双酚芴改性环氧树脂

1.5 论文研究的目的和意义

1.6 论文的主要内容及创新点

第二章 二甲基硅烷芴基环氧树脂的合成与表征

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第三章 固化动力学

3.1 引言

3.2 固化动力学基础

3.3 实验部分

3.4 结果与讨论

3.5 本章小结

第四章 热性能及其热分解动力学

4.1 引言

4.2 热分解动力学基础

4.3 实验部分

4.4 结果与讨论

4.5 本章小结

第五章 动态力学性能

5.1 引言

5.2 实验部分

5.3 结果与讨论

5.4 本章小结

全文总结

参考文献

个人简历、申请学位期间的研究成果及发表的学术论文

致谢