多官能环氧树脂TGBAPP的合成及其胶粘剂的制备与性能研究

摘要

环氧树脂具有一系列优良的性能，如粘接性好，机械性能良好，电气绝缘性好，耐腐蚀，介电损耗低，价格适中等特点，被广泛应用于涂料、粘合剂、复合材料及模塑料等领域。但环氧树脂存在交联密度大，固化物脆性高，抗冲击性能差，表面能高，吸水率较大，耐热性差，拉伸剪切强度低等缺陷，所以大大限制了环氧树脂在一些高科技领域的应用范围。因此对环氧树脂进行改性研究或开发新型高性能环氧树脂将会备受人们的关注。
　　本课题以芳香族多胺和环氧氯丙烷反应，制得一种新型多官能度的环氧树脂---N，N，N'，N'-四缩水甘油基-2，2-双[4-（4-氨基苯氧基）苯基]丙烷(TGBAPP)，该环氧树脂结构中含有柔性基团，可以极大程度的提高环氧树脂的韧性，而且树脂本身具有较大的刚性，是一种耐高温的环氧树脂，可用作高性能复合材料的基体树脂。
　　本课题工作主要分为四部分:
　　一、N，N，N'，N'-四缩水甘油基-2，2-双[4-（4-氨基苯氧基）苯基]丙烷(TGBAPP)的合成及工艺优化。
　　二、有溶剂TGBAPP型胶粘剂的制备与性能研究。
　　三、TGBAPP和TGDDM两种环氧树脂的性能对比研究。
　　四、无溶剂TGBAPP型胶粘剂的制备与性能研究。
　　首先选用2，2-双[4-（4-氨基苯氧基）苯基]丙烷(BAPP)和环氧氯丙烷为原料，在助剂A-50和助剂C-20中进行反应，再与氢氧化钠水溶液进行闭环反应，最后通过萃取、洗涤、减压蒸馏脱挥等后处理方法就得到了透明粘稠状的TGBAPP环氧树脂，对产品的环氧值、粘度以及挥发分进行测试。研究了反应过程中的助剂用量、原料比例、开环反应时间、闭环温度、加碱时间的影响，从而确定了最佳的合成工艺。合成的N，N,N'，N'-四缩水甘油基-2，2-双[4-（4-氨基苯氧基）苯基]丙烷(TGBAPP)环氧值为0.57-0.58，85℃下TGBAPP环氧树脂的粘度为4.05-4.82P，收率为92-96％。
　　改变固化剂BAPP/MXDA的比例对胶粘剂的影响，并对其力学、吸水率、表观活化能、表面能、电学等性能进行测试。研究表明，当BAPP/MXDA=1∶2时，胶粘剂的拉伸剪切强度达到最大，为20.3MPa，表观活化能为44.2kJ/mol，吸水率为1.37％，表面能为43.4mJ/m2，介电损耗在0.03-0.04之间。
　　选用5种固化工艺对TGBAPP型胶粘剂和TGDDM型胶粘剂进行性能对比研究。结果表明，TGBAPP型胶粘剂的拉伸剪切强度要普遍高于TGDDM型胶粘剂的强度，TGDDM型胶粘剂的凝胶化时间略小于TGBAPP型胶粘剂的凝胶化时间，TGBAPP型活化能为60.5kJ/mol，TGDDM型为56.6kJ/mol，两者都具有较低的表面能、吸水率和介电损耗。
　　对TBCE系列胶粘剂和TBDM系列胶粘剂的性能进行研究，研究表明，CTBN含量为15％时，TBCE-3的拉伸剪切强度为26.6MPa，在160℃下强度还能保持在11.8MPa左右，活化能为47.8kJ/mol，表面能为42.3mJ/m2，吸水率为1.21％;而TBDM系列胶粘剂在160℃和190℃下的拉伸剪切强度还能基本保持在10MPa以上，特别是配方TBDM-1的耐热性保持率较好，在240℃下的拉伸剪切强度最大，为6.9MPa。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 环氧树脂的概述

1．1．1 环氧树脂的种类

1．1．2 环氧树脂的合成方法

1．1．3 环氧树脂的国内外状况

1．1．4 环氧树脂的应用

1．2 环氧树脂胶粘剂

1．2．1 环氧胶粘剂的分类

1．2．2 环氧胶粘剂的组成

1．2．3 环氧胶粘剂的应用

1．3 耐高温环氧胶粘剂

1．3．1 耐热性的影响因素

1．3．2 提高环氧胶粘剂耐热性的方法

1．4 本课题研究的意义和内容

1．4．1 本课题的研究意义

1．4．2 本课题的研究内容

第二章 多官能环氧树脂TGBAPP的合成与工艺优化

2．1 引言

2．1．1 TGBAPP环氧树脂的合成方法

2．1．2 本章的研究内容

2．2 实验部分

2．2．1 实验原料

2．2．2 实验仪器与设备

2．3 实验方法

2．3．1 TGBAPP合成路线

2．3．2 TGBAPP的合成工艺

2．4 TGBAPP环氧树脂的性能研究

2．4．1 环氧值

2．4．2 粘度测试

2．5 结果与讨论

2．5．1 助剂A-50的用量对产物环氧值的影响

2．5．2 原料配比对产物环氧值的影响

2．5．3 开环反应时间对产物环氧值的影响

2．5．4 闭环温度对产物的影响

2．5．5 加碱时间对产物的影响

2．5．6 TGBAPP环氧树脂的粘度跟踪测试

2．6 本章小结

第三章 有溶剂TGBAPP型胶粘剂的制备与性能研究

3．1 引言

3．2 实验原料及设备

3．2．1 实验原料

3．2．2 实验设备

3．3 实验方法

3．3．1 胶粘剂的配方

3．3．2 配胶工艺

3．3．3 拉伸剪切强度

3．3．4．凝胶化时间测试

3．3．5 吸水率测试

3．3．6 接触角及表面能

3．3．7 电学性能

3．4 结果与讨论

3．4．1 凝胶化时间与表观活化能测试

3．4．2 吸水率测定

3．4．3 接触角及表面能测试

3．4．4 拉伸剪切强度测试

3．4．5 电学性能测试

3．5 本章小结

第四章 TGBAPP与TGDDM两种环氧树脂的性能对比研究

4．1 引言

4．2 实验原料及设备

4．2．1 实验原料

4．2．2 实验设备

4．3 实验方法

4．3．1 环氧胶粘剂的制备

4．3．2 固化工艺

4．4 结果与讨论

4．4．1 两种胶粘剂的凝胶化时间和表观活化能测试

4．4．2 两种胶粘剂吸水率对比测试

4．4．3 两种胶粘剂的接触角和表面能测试

4．4．4 两种胶粘剂的拉伸剪切强度测试

4．4．5 两种胶粘剂的电学性能测试

4．5 本章小结

第五章 无溶剂TGBAPP型胶粘剂的制备与性能研究

5．1 引言

5．2 实验原料及设备

5．2．1 实验原料

5．2．2 实验设备

5．3 实验方法

5．3．1 胶粘剂的制备

5．3．2 粘度

5．3．3 拉伸剪切强度

5．3．4 DSC测试分析

5．4 结果与讨论

5．4．1 粘度测试

5．4．2 凝胶化时间及活化能测试

5．4．3 拉伸剪切强度测试

5．4．4 DSC扫描测试

5．4．5 接触角及表面能测试

5．4．6 吸水率测试

5．5 本章小结

第六章 结论

参考文献

在读期间发表论文及申请专利

致谢