含羧基侧基超支化聚芳醚酮的制备及其改性环氧树脂的研究

摘要

环氧树脂作为一种传统的热固性树脂，良好的粘接性能，绝缘性能和力学性能使其广泛应用在航空航天，机械电子，涂料，胶黏剂等领域，但环氧树脂固化后质脆和韧性差的缺点导致其耐冲击和耐疲劳性变差，限制了环氧树脂在尖端领域的应用。本工作在国内外研究基础上，合成了系列的含羧基侧基超支化聚芳醚酮，以其改性双酚A型环氧树脂（DGEBA），研究了改性环氧树脂的结构与性能。主要研究内容和结论如下：
　　1.使用间苯三酚和酚酞啉与二氟二苯酮共聚合，得到超支化聚芳醚酮 HBPAEK，在合成过程中通过改变间苯三酚与酚酞啉的比例来调节 HBPAEK的支化度。将间苯三酚占酚类单体重量百分数为5%，10%和15%的三种超支化聚芳醚酮分别命名为HBPAEK-5, HBPAEK-10和HBPAEK-15。通过FTIR、1H-NMR、DSC、TGA、XRD和GPC等手段对合成的聚合物结构进行表征。结果表明，所合成的三种超支化聚芳醚酮均为无定型聚合物，玻璃化转变温度介于186至201℃之间，随间苯三酚的含量增加而呈现逐渐降低的趋势，失重5%时的温度高于431℃，700℃时残炭率高于50.7%。
　　2.采用非等温差示扫描量热仪（DSC）方法研究了含羧基侧基超支化聚芳醚酮对双酚A型环氧树脂的固化反应动力学，研究发现，与不含间苯三酚的线形聚芳醚酮相比，支化含羧基聚芳醚酮改性环氧体系的表观活化能降低了13.1%，表明支化结构有利于固化反应的进行。此外，根据 DSC固化反应研究结果确定了改性环氧体系固化工艺为140℃/2h+160℃/2h+190℃/2h。
　　3.将合成的三种超支化含羧基聚芳醚酮及不含间苯三酚的线形聚芳醚酮分别与双酚A型环氧树脂固化，研究了固化物的力学性能和热学性能。测试结果发现，与线形聚芳醚酮改性环氧树脂产物相比，HBPAEK-15改性环氧树脂的弯曲强度、弯曲模量、弯曲断裂应变、KIC和 GIC五个参数分别提高了61.1%、20.7%、84.8%、32.1%、47.8%。支化单体的加入对环氧树脂耐热性方面影响不大。产物的最大热分解速率对应的温度和残炭率均比较相近。通过断口扫描电镜观察发现，与线形聚芳醚酮改性环氧树脂产物相比，HBPAEK-15改性环氧树脂体系断面的撕扯痕迹明显，呈现显著的韧性断裂特征。

目录

声明

1 文献综述

1.1 环氧树脂增韧简介

1.2 超支化聚合物的发展及改性环氧树脂的研究

1.3 超支化聚芳醚酮的发展现状

1.4 本课题的研究目的和内容

2 超支化聚芳醚酮的合成及表征

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章总结

3 超支化聚芳醚酮(HBPAEK)/环氧树脂(DGEBA)体系的固化反应动力学研究

3.1 前言

3.2 实验部分

3.3 超支化聚芳醚酮改性环氧树脂体系的固化动力学分析

3.4 Kissinger法计算表观活化能

3.5 超支化聚芳醚酮改性环氧树脂固化工艺的确定

3.6 本章总结

4 含羧基侧基超支化聚芳醚酮（HBPAEK）改性环氧树脂（DGEBA）的性能研究

4.1 前言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 本章总结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢