固化反应可控的氰酸酯树脂体系的研究

摘要

氰酸酯(CE)树脂作为一种高性能热固性树脂基体的典型代表,是80年代开发的一类兼有结构和功能性的新型高性能热固性树脂。CE树脂特殊的结构和反应性,赋予其固化物一系列突出的优点,如优异的介电性能、低的介电常数(ε=2.6-3.2)和介电损耗值(tanδ=0.001-0.008)、高耐热性、低吸湿率等。但是CE树脂固化物存在脆性大、固化反应温度高的主要缺陷,限制了其在众多领域的应用。因此,对CE树脂的增韧改性及其工艺改善迫在眉睫。
　　目前常用的CE增韧改性剂主要包括:热固性树脂、热塑性树脂、橡胶弹性体、无机纳米粒子、含不饱和双键的化合物等。微胶囊特殊的结构赋予其特殊的多功能性如增韧、反应控制等,近几年来其在树脂基复合材料中应用得到广泛的关注。基于目前高性能热固性CE树脂存在的缺点及微胶囊特殊的多功能性,本文通过合成一种新型的多功能微胶囊用于CE树脂的增韧改性并降低固化反应温度改善工艺,主要研究内容有:
　　以尿素(U)和甲醛(F)作为壁材原料,通过原位聚合法合成聚脲甲醛(PUF)包覆二月桂酸二丁基锡(DBTDL)微胶囊(MCs)(PUF/DBTDL MCs)。在DBTDL存在的情况下,脲醛(U-F)树脂很容易聚合成PUF聚合物,并沉积在DBTDL液滴上,形成PUF/DBTDL MCs。PUF/DBTDL MCs热失重5wt％时热分解温度为245℃,在加热条件下,MCs可以缓慢释放出DBTDL。
　　将上述合成的PUF/DBTDL MCs应用于双酚A型二异氰酸酯(BADCy)树脂,采用动态差示扫描(DSC)(5、10、15和20℃/min)分析了BADCy/MCs体系的固化动力学。通过 FlynnWall-Ozawa法、Kissinger法、Crane法、Ozawa等转化率法和Coats-Redfern法得到动力学参数(活化能Ea、指前因子A和反应级数n)。在加热条件下MCs可释放DBTDL至BADCy中,增加了BADCy树脂的反应活性,降低了反应温度。与添加未包覆DBTDL的BADCy体系相比,BADCy/PUF/DBTDL MCs有着更低的反应活化能、指前因子和反应速率常数。BADCy/MCs的反应级数与BADCy/DBTDL的反应级数接近。BADCy/MCs的反应机理为机理是二维成核(A2)机理。
　　将PUF/DBTDL MCs加入BADCy中制备新型的低温固化高性能BADCy/MCs体系。研究了PUF/DBTDL MCs对BADCy的反应性的影响。详细讨论BADCy/MCs体系的力学性能、热性能、吸水率和介电性能。结果表明,通过改变PUF/DBTDL MCs的含量可以有效调节聚合温度。当PUF/DBTDL MCs含量为0.125wt％时,低温固化的BADCy/MCs体系显示出优异的力学性能、热稳定性、低的吸水率和低的介电性能。

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第一章 文献综述

1.1 氰酸酯树脂的催化固化反应

1.2固化反应动力学研究方法及进展

1.3课题提出的依据及研究意义

第二章 聚脲甲醛包覆二月桂酸二丁基锡微胶囊的合成与表征

2.1 前言

2.2 实验部分

2.3结果与讨论

2.4小结

第三章BADCy/PUF/DBTDL MCs体系反应动力学研究

3.1 前言

3.2实验部分

3.3结果与讨论

3.4小结

第四章BADCy/PUF/DBTDL MCs体系性能研究

4.1 前言

4.2实验部分

4.3结果与讨论

4.4小结

第五章 结论

参考文献

硕士期间发表/撰写的论文、专利

致谢