邻甲酚醛环氧树脂的固化及其纳米复合材料的研究

摘要

一、本文合成了邻甲酚醛环氧树脂(o-CFER)，并系统地研究了邻甲酚醛环氧树脂的固化反应过程。 用示差扫描量热法(DSC)研究了邻甲酚醛环氧树脂两个固化体系o-CFER/DDE和o-CFER/MeTHPA/O-MMT的固化反应动力学。DSC测得的数据表明：反应速率的最大值并不出现在t=0的时刻，服从自催化反应历程。测定了反应速率常数κ1、κ2和两个反应级数m、n，研究表明固化反应主要分两个阶段，前期是由化学动力学控制，实验数据用Kamal方程处理可以得到很好的解释。随反应的进行，固化体系交联程度增加，分子量迅速增大，反应进入由扩散作用控制的第二阶段，讨论了扩散速率对固化反应的影响。对Kamal方程进行了改进，在方程中引入了扩散因子f(α)，从而更好的描述了整个固化反应历程。 用动态力学谱仪(TBA)测定了o-CFER/DDE体系在不同固化程度下的玻璃化转变温度(Tg)，结果表明固化体系的玻璃化温度随反应程度的增加而升高。 利用热重分析仪(TGA)研究了完全固化后的o-CFER/DDE和o-CFER/MeTHPA/O-MMT两体系的热分解动力学，结果说明热分解过程分两步进行。二、制备了两种不同的纳米复合材料，o-CFER/MeTHPA/SiO2和o-CFER/MeTHPA/O-MMT。对于前者，通过力学性能、热性能、扫描电镜以及DSC等方法对该复合材料的性能进行了研究，确定了工艺参数。结果表明，纳米SiO2粒子的加入较大地提高了o-CFER的拉伸强度、冲击强度、热稳定性等性能。对于后者，采用熔融插层法制备，对固化产物利用X射线衍射(XRD)分析有机蒙脱土的层间距变化，确定产物为插层型的纳米复合材料。力学性能测试表明，少量有机化蒙脱土的加入可以较大地提高材料的拉伸强度和冲击强度。 三、用同步法制备了一系列不同配比的邻甲酚醛环氧树脂/聚氨酯互穿聚合物网络(o-CFER/PUIPN)，讨论了配比对IPN材料力学性能和热性能的影响。用扫描电子显微镜(SEM)对IPN进行了形态分析。

目录

文摘

英文文摘

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第1章绪论

1.1引言

1.2国内外的研究现状和分析

1.3本文研究的主要内容和意义

参考文献

第2章邻甲酚醛环氧树脂的合成与热性能

2.1引言

2.2实验部分

2.3结果与讨论

2.4本章结论

参考文献

第3章邻甲酚醛环氧树脂和固化剂体系的固化反应动力学

3.1引言

3.2实验部分

3.3结果与讨论

3.4本章结论

参考文献

第4章邻甲酚醛环氧树脂与固化剂体系的热性能

4.1实验部分

4.2结果与讨论

4.3本章结论

参考文献

第5章邻甲酚醛环氧树脂纳米复合材料的制备和性能

5.1引言

5.2实验部分

5.3结果与讨论

5.4本章结论

参考文献

第6章邻甲酚醛环氧树脂和聚氨酯互穿聚合物网络

6.1引言

6.2实验部分

6.3结果与讨论

6.4本章结论

参考文献

全文结论

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致谢