木质素改性环氧树脂及其耐老化性能研究

摘要

玉米秸秆木质素源自玉米秸秆生物炼制过程的副产物，其纯度高、不溶于水、分子结构中反应位点多，与聚合物相容性好，适合用于聚合物的制备与改性。论文将玉米秸秆木质素与双酚A环氧树脂混合并在100℃下预处理，用以改性环氧树脂，探讨了木质素的添加量对环氧树脂性能的影响。结果表明：高温预处理后，随着木质素质量分数的增加，改性环氧树脂的黏度逐渐增大；改性环氧树脂固化物的弯曲强度先增大而后降低，但冲击强度有所下降；改性环氧树脂固化物的玻璃化转变温度逐渐升高；改性环氧树脂固化物的热稳定性有所改善。
　　木质素改性环氧树脂的燃烧性能研究表明，木质素的添加有利于环氧树脂燃烧成炭，缩短有焰燃烧的时间；热释放速率前期有所降低，后期稍有提高；总热释放量在燃烧后期稍有增加，总烟释放量变化不大，有效燃烧热值有所降低。木质素的加入降低了环氧树脂热解产生可燃物的速度，使其质量损失减小。添加木质素能抑制环氧树脂的燃烧。
　　木质素改性环氧树脂的热老化、热氧老化以及湿热老化性能研究表明，随着热老化时间的延长，树脂的弯曲强度先增大，而后呈下降趋势，木质素的添加有利于保持树脂热老化后的弯曲强度，但对冲击强度作用不大；树脂的损耗因子逐渐减小，玻璃化转变温度先增大后减小，木质素的添加整体降低了树脂热老化作用下的损耗因子，但玻璃化转变温度提高。相同的热老化条件下，木质素改性环氧树脂的热稳定性较未改性的略有降低，但其下降幅度与未改性环氧树脂相比下降；环氧树脂的热老化在表面和内部同时发生，相同的热老化条件下，木质素改性环氧树脂的表面与未改性环氧树脂相比变化不大。
　　热氧老化作用下，随着老化时间的延长，树脂的弯曲强度先增大，后呈下降趋势，冲击强度则一直下降，木质素的添加改性在一定程度上保持了环氧树脂的力学性能；相同的热氧老化条件下，与未改性环氧树脂相比，木质素改性环氧树脂的模量变化幅度减小；未改性环氧树脂的玻璃化转变温度先增大而后减小，而木质素改性环氧树脂的玻璃化转变温度变化幅度不大；相同的热氧老化条件下，木质素改性环氧树脂的热稳定性变化幅度低于未改性环氧树脂；木质素在热氧老化过程中的分解会延缓环氧树脂主链的老化，其抗热氧老化效果要优于抗热老化效果；与热老化相比，热氧老化对材料表面的损伤更为严重。
　　湿热老化条件下，随着湿热老化时间的延长，环氧树脂的弯曲强度与冲击强度均呈下降趋势，且玻璃化转变温度与损耗因子均逐渐降低，材料的热稳定性也呈下降趋势。木质素的添加改性对环氧树脂的湿热老化性能影响不大。

目录

1绪论

1.1木质素概述

1.2环氧树脂

1.3木质素在环氧树脂改性中的研究进展

1.4环氧树脂耐老化研究进展

1.5本论文研究内容与意义

2实验部分

2.1实验原料

2.2仪器与设备

2.3玉米秸秆木质素改性环氧树脂的合成

2.4 性能测试

3木质素改性对环氧树脂性能的影响

3.1试验方法

3.2木质素的添加量对改性环氧树脂黏度的影响

3.3木质素的添加量对改性环氧树脂力学性能的影响

3.4木质素的添加量对改性环氧树脂动态力学性能的影响

3.5木质素的添加量对改性环氧树脂热稳定性的影响

3.6木质素改性环氧树脂的燃烧性能

3.7本章小结

4木质素对环氧树脂老化性能的影响

4.1试验方法

4.2木质素改性环氧树脂的热老化性能

4.3木质素改性环氧树脂的热氧老化性能

4.4木质素改性环氧树脂的湿热老化性能

4.5本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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