近临界水中环氧树脂网络与水相互作用研究

摘要

由环氧树脂聚合物废弃物在近临界水中的降解,引发了近临界水与环氧树脂之间的相互作用的思考。国内外对于环氧树脂的吸水性研究、水在环氧树脂中的存在状态以及水在环氧树脂中的扩散的研究是十分广泛而深入的。然而环氧树脂聚合物网络在近临界水中的吸水性研究以及两者之间的相互作用的研究则还未曾出现。为了更好的理解近临界水的性质,近临界水在环氧中的扩散方式,吸水率与环氧网络结构之间的关系,吸水后对环氧网络体系结构和性质的影响,本文选择二缩水甘油醚双酚A型环氧树脂E-51与三种不同的固化剂制备三种环氧树脂聚合物网络,将三种环氧体系与近临界水在不同时间、温度以及投料比条件下反应,研究分析两者的相互作用。固化剂分别选用三乙烯四胺(TETA)、甲基四氢邻苯二甲酸酐(MeTHPA)以及二氨基二苯基甲烷(DDM)。
　　用称重法研究了三种不同环氧树脂聚合物网络体系的吸水率随反应时间、反应温度以及投料比的变化规律;尝试选择Fickian扩散方程拟合相似曲线,得到扩散系数。研究发现体系的吸水率曲线与压力曲线相同,都分为三个速率不同的阶段;改变投料比体系吸水率变化不大;在任何反应条件下吸水率大小顺序都是一致的即:E-51/TETA体系>E-51/DDM体系>E-51/MeTHPA体系,经计算发现,三中环氧体系的总体极性基团质量浓度大小顺序为:E-51/MeTHPA> E-51/TETA>E-51/DDM,但羟基质量浓度大小顺序为:E-51/TETA>E-51/DDM>E-51/MeTHPA,这一顺序与吸水率大小顺序是一致的。所以影响体系吸水率大小顺序的主要是羟基的极性基团质浓度大小。用动态机械分析技术DMA得到吸水试样的tanδ、E′曲线,吸水后体系的tanδ曲线变宽,峰值变小,体系的规整性受到破坏,运动单元多样化;同时分析了吸水试样的Tg与吸水率和反应变量之间的关系;用橡胶理论结合储能模量的数据粗略的计算了三种环氧体系吸水前后的交联密度,分析了反应变量对交联密度的影响。

目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1课题背景和研究意义

1.2近临界水(NCW)及其应用概况

1.2.1近临界水简介

1.2.2近临界水应用领域

1.3环氧网络体系吸水研究概况

1.3.1水分子在环氧聚合物网络中的扩散

1.3.2水分子在环氧聚合物网络中的存在状态

1.4本文主要研究内容

第2章 实验部分

2.1实验设备仪器与材料药品

2.1.1主要实验设备

2.1.2实验材料

2.2实验内容

2.2.1实验方案

2.2.2环氧树脂网络体系的制备

2.2.3近临界水在环氧聚合物网络中的扩散

2.2.4吸水前后环氧树脂网络体系的表征

第3章 近临界水中环氧体系的吸水率研究

3.1反应时间对树脂体系吸水率的影响

3.1.1反应时间对E-51/TETA环氧体系吸水率的影响

3.1.2扩散系数的计算

3.2反应温度对树脂体系吸水率的影响

3.3投料比对树脂体系吸水率的影响

3.4三种环氧体系吸水率曲线的比较

3.5本章小结

第4章 近临界水中环氧体系吸水后性能变化

4.1不同环氧体系吸水后动态力学性能研究

4.1.1反应时间的影响

4.1.2反应温度的影响

4.1.3投料比的影响

4.2Tg与吸水率之间的关系

4.2.1反应时间的影响

4.2.2反应温度的影响

4.2.3投料比的影响

4.3三种环氧体系的Tg随体与反应变量之间的关系

4.3.1三种环氧体系Tg随反应时间变化的关系对比

4.3.2三种环氧体系Tg随反应温度变化的关系对比

4.3.3三种环氧体系Tg随投料比变化的关系对比

4.3.4三种环氧体系的△Tg-吸水率关系曲线

4.4交联密度与体系反应变量之间的关系

4.4.1交联密度与反应时间的关系

4.4.2交联密度与反应温度的关系

4.4.3交联密度与投料比的关系

4.5交联密度与Tg之间的关系

4.5.1反应时间的影响

4.5.2反应温度的影响

4.5.3反应投料比的影响

4.6三种环氧体系弯曲模量与反应变量的关系

4.7本章小结

结论

参考文献

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致谢