芴基环氧树脂的合成及扩链改性研究

摘要

本文合成了三种含芴基的单体，9，9-双-(4-羟苯基)芴(BHPF)、9，9-双-(3-甲基-4-羟苯基)芴(BMPF)、9，9-双[4-（2-羟乙氧基）苯基]芴(BHPEF)和含醚键的芴二胺固化剂，9，9-双-（4-（4-氨苯氧基）苯基）芴(BAOFL)，并以单体为原料，合成了三种芴基环氧树脂，优化了合成条件，采用红外光谱(FT-IR)以及核磁共振(NMR)确定目标产物的分子结构。以自制的9，9-双-（4-（4-硝苯氧基）苯基）芴(BNOFL)和双酚芴经Pd催化还原合成了9，9-双-（4-（4-氨苯氧基）苯基）芴(BAOFL)，考察了催化剂对硝基还原反应收率的影响，优化合成工艺条件，BAOFL产率可达83.5％。
　　通过DSC技术测定9，9-双[4-(2，3-环氧丙乙氧基)苯基]芴环氧树脂(FBPEG)和BAOFL两种体系的不同升温速率曲线，计算外推温度，最终确定固化工艺，结果表明，不同树脂体系的固化工艺差别较大。利用DSC法研究了两种体系的非等温动力学，并采用Kissinger法、Ozawa法与Starink法计算不同体系固化反应活化能。利用Kissinger法和Starink法求出的表观活化能Ea的值比较接近，而Ozawa法得到的值最大。
　　常规芴基环氧树脂(DGEBF)耐湿热性能比较优异，但由于刚性太大，影响了加工性能。醚键是一种柔性基团，FBPEG的韧性较好;BAOFL是一种新型含醚键二胺类固化剂，与环氧树脂共混得到的固化产物有着良好的耐湿热性能，与芴基环氧树脂共混的固化物在100℃沸水水煮72h吸水率仅为1.74％，由于醚键的引入，大大改善了加工性能。
　　以双酚类化合物作为扩链剂合成扩链芴基环氧树脂，利用DMA和TGA研究了扩链芴基环氧树脂固化体系的力学性能和热学性能。研究结果表明，BHPF扩链E-51体系的热稳定性要强于纯E-51体系，玻璃化转变温度（Tg）随着E-51含量的增加而降低，说明芴基的引入改善了E-51体系的耐热性;双酚AF扩链DGEBF体系，储能模量和Tg较纯DGEBF稍有降低，但加工性能得到了改善，符合改性要求;双酚A扩链DGEBF体系，引入了柔性基团，所以体系的储能模量下降较大。在相同比例情况下，由于氟碳化合物比碳氢类化合物具有较高的热稳定性，所以双酚AF扩链DGEBF体系的Tg和残碳率和都要强于双酚A体系。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 环氧树脂

1．2．1 环氧树脂简介

1．2．2 环氧树脂应用领域

1．3 耐湿热环氧树脂体系研究发展

1．3．1 耐湿热环氧树脂发展现状

1．3．2 耐湿热型固化剂

1．4 环氧树脂的扩链研究现状

1．5 论文主要工作内容

第2章 实验部分

2．1 实验原料和设备

2．2 合成方法

2．2．1 9，9-双[4-(2-羟乙氧基)苯基]芴的合成

2．2．2 9，9-双[4-(2，3-环氧丙乙氧基)苯基]芴环氧树脂的合成

2．2．3 9，9-双-(4-(4-氨苯氧基)苯基)芴的合成

2．2．4 扩链芴基环氧树脂的合成

2．3 浇铸体的制备方法

2．4 结构表征与性能测试

2．4．1 结构表征

2．4．2 性能测试

2．5 本章小结

第3章 芴基环氧树脂及固化剂的制备与表征

3．1 芴基双酚或芴基双醇单体的制备与表征

3．1．1 单体的制备

3．1．2 单体的结构表征

3．2 芴基环氧树脂的制备与表征

3．2．1 芴基环氧树脂的制备

3．2．2 芴基环氧树脂的结构表征

3．3 9，9-双-(4-(4-氨苯氧基)苯基)芴的制备与表征

3．3．1 BAOFL的制备

3．3．2 BAOFL的结构表征

3．4 本章小结

第4章 固化工艺及固化动力学研究

4．1 凝胶时间的测定

4．2 固化工艺研究

4．2．1 FBPEG体系固化工艺

4．2．2 BAOFL体系固化工艺

4．3 固化反应动力学

4．3．1 固化反应动力学基础

4．3．2 非等温固化动力学研究

4．4 本章小结

第5章 固化树脂体系的性能研究

5．1 FBPEG固化体系性能研究

5．1．1 动态力学性能分析

5．1．2 热性能分析

5．2 BAOFL固化体系性能研究

5．2．1 动态力学性能分析

5．2．2 热性能分析

5．2．3 湿热性能分析

5．3 扩链树脂性能研究

5．3．1 双酚芴对E-51环氧树脂的扩链改性

5．3．2 双酚A或双酚AF对芴基环氧树脂的扩链改性

5．4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢