双酚F环硫/环氧树脂的合成及固化行为研究

摘要

环硫树脂与环氧树脂在结构上十分类似，但又由于其结构的特殊性，除了具有环氧树脂所具备的一些优异性能，还能够在低温下快速固化，与金属有良好的粘接，高的折射率等，因此，在低温快速固化、基材粘接以及光学树脂材料等领域有良好的应用，研究环硫/环氧树脂具备广阔的应用前景。 实验过程中，制备低粘度的双酚F环硫/环氧树脂体系，有效地避免了树脂体系在操作中粘度大、流动性差的缺点。分别选择两类固化剂，胺类和酸酐类，对树脂/固化剂体系进行详细的探究。本论文主要工作如下: 首先，以双酚F环氧树脂和硫氰酸钾为主要原料制备了目标产物双酚F环硫/环氧树脂。通过FTIR、1H NMR、元素分析等手段表征合成产物结构，并建立了红外工作曲线、核磁谱图两种分析方法，对合成产物进行环硫含量的定量分析。其中，合成的产物环氧转化率为67％。 其次，环硫树脂与环氧树脂相比，具有更大的环张力，因此，活性更大、更容易开环，发生聚合反应。本文采用非等温DSC法研究了环硫基团含量分别为15％和50％的双酚F环硫/环氧树脂/酸酐体系的固化反应动力学，采用Málek法判定机理函数，采用Kissinger法和高级等转化率法求解体系的活化能、求解动力学参数，建立了动力学方程，并进行模拟。结果表明两体系均符合SB(m，n)模型。接着，对不同环硫含量的双酚F环硫/环氧/酸酐体系的力学性能进行测试，结果表明，随着环硫含量的增加，体系的拉伸强度与断裂伸长率变化不大，对Cu的粘接性能变好，对Al的粘接性能变差。 再次，环氧基团和环硫基团开环后分别形成羟基（或者氧负离子）和巯基（或者硫负离子），二者活性差别大，可能导致固化物交联网络产生差异，因此，本文进一步针对固化物的结构展开研究，分别采用环硫含量为15％和50％的双酚F环硫/环氧树脂，与不同化学计量比的胺和酸酐进行配比，采用DSC、DMTA等对固化物进行玻璃化转变温度、模量的表征。结果表明，四个树脂体系均是随着固化剂用量的减少（从最大化学计量比减小到最小化学计量比），玻璃化转变温度Tg和模量出现增大的趋势。说明巯基-SH或者硫负离子-S-，对于树脂体系有非常重要的影响，随着树脂体系中，环硫含量的增加，树脂体系的固化反应速率提高，树脂固化体系更易形成密集的交联网络结构。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 环氧树脂及其发展现状

1．1．1 环氧树脂的简要介绍

1．1．2 环氧树脂的分类

1．1．3 环氧树脂的固化

1．2 环硫／环氧树脂及其发展现状

1．2．1 环硫／环氧树脂的来源

1．2．2 环硫／环氧树脂的物理性质

1．2．3 环硫／环氧树脂的制备

1．2．4 环硫树脂的固化研究

1．3 环硫／环氧树脂的应用

1．3．1 低温快固树脂

1．3．2 高分子光学材料

1．4 本课题的研究内容及背景

第二章 双酚F环硫／环氧树脂的合成

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 反应原料

2．2．2 实验仪器及设备

2．2．3 实验步骤

2．3 分析方法

2．3．1 建立分析环硫基团含量的定量方法

2．3．2 结构表征方法

2．4 结果与讨论

2．5 本章小结

第三章 双酚F环硫／环氧树脂与酸酐的固化行为研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验试剂及设备

3．2．2 实验方法

3．2．3 固化动力学实验原理及理论介绍

3．3 结果与讨论

3．3．1 非等温DSC测试

3．3．2 固化机理函数和反应动力学参数的确定

3．4 固化物的性能测试

3．5 结论

第四章 双酚F环硫／环氧树脂与胺类／酸酐类固化剂体系交联网络研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 反应原料

4．2．2 实验仪器及设备

4．2．3 实验步骤

4．3 固化网络结构的研究

4．3．1 理论介绍

4．3．2 研究方法

4．4 结果与讨论

4．4．1 环硫树脂与环氧树脂固化行为

4．4．2 树脂／胺类体系的交联网络研究

4．4．3 树脂／酸酐类固化剂体系的研究

4．5 结论

第五章 结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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