低介电笼型倍半硅氧烷改性氰酸酯-环氧树脂复合材料的制备和表征

摘要

氰酸酯树脂(CE)是一种新型的热固性树脂，它在宽广的温度和频率范围内保持低且稳定的介电常数和介电损耗，同时具有良好的耐热性能和工艺性能，但其韧性较差，材料模量较低，还有待进一步研究改善。本论文采用实验室自制的环氧基笼型倍半硅氧烷(EVOS)对双酚A型氰酸酯和环氧树脂共聚体系进行改性以期提高材料的热性能，机械性能和介电等性能。 首先成功合成出环氧基笼型倍半硅氧烷并对其结构进行了表征。借助红外光谱、广角X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热法(DSC)、热失重分析(TGA)以及力学测试等研究方法，对多组分EVOS及不同配比氰酸酯/环氧树脂复合体系的研究表明：当POSS含量为1wt％时，POSS以分子级水平分布在树脂基体中，固化体系的热性能和机械性能均有所提高，玻璃化转变温度提高了近20℃，而冲击强度和拉伸强度同时得到提高。另外体系的介电性能也有大幅度提高，加入适量POSS后体系的介电常数和介电损耗都明显下降，且在较宽频率范围内保持稳定。但随着POSS含量的提高，部分POSS以游离晶体的形式存在于树脂基体中，所以造成体系的热性能和机械性能有所下降。 在上述研究基础上，在POSS含量为10wt％的复合材料体系中加入1wt％MBS，提高了复合体系的冲击强度和拉伸强度，同时材料的玻璃化转变温度也提高了15℃，而体系的介电性能有小幅下降。

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文摘

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第一章绪论

1.1背景

1.2氰酸酯树脂

1.2.1概述

1.2.2发展历程

1.2.3合成方法

1.2.4氰酸酯树脂的性能特征

1.3氰酸酯树脂增韧研究

1.3.1热塑性塑料增韧

1.3.2热固性树脂增韧

1.3.3弹性体增韧

1.3.4含不饱和双键的化合物增韧

1.3.5热固性树脂的其它增韧方法

1.4氰酸酯树脂改性环氧树脂

1.4.1环氧树脂/氰酸酯的固化机理

1.4.2催化剂对氰酸酯/环氧树脂固化反应的影响

1.4.3在工业领域中的应用

1.5笼型低聚倍半硅氧烷(POSS)的简介

1.5.1 POSS定义

1.5.2 POSS的结构特点

1.5.3 POSS的优越性能

1.5.4 POSS改性传统聚合物的作用

1.5.5 POSS改性聚合物的应用

1.6本论文研究目的和意义

第二章环氧基笼型倍半硅氧烷的合成

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1 原料

2.2.2测试仪器及方法

2.2.3合成方法与制备

2.3结果与讨论

2.3.1设计思路

2.3.2红外光谱

2.3.3核磁共振

2.4小结

第三章EVOS/氰酸酯-环氧树脂纳米复合材料的制备与性能

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1原料

3.2.2氰酸酯树脂和环氧树脂的分子结构式

3.2.3反应路线

3.2.4 POSS/氰酸酯-环氧树脂复合材料的制备

3.2.5测试及表征

3.3结果与讨论

3.3.1红外分析

3.3.2纳米复合材料的相态研究

3.3.3纳米复合材料的玻璃化温度研究

3.3.4纳米复合材料的热性能研究

3.3.5纳米复合材料的力学性能研究

3.3.6断面扫描电镜

3.3.7纳米复合材料的粘弹性

3.3.8纳米复合材料介电性能研究

3.4小结

第四章氰酸脂/环氧树脂/POSS/MBS共聚体系的研究

4.1前言

4.2实验部分

4.2.1原料

4.2.2 POSS/氰酸酯-环氧树脂/MBS复合材料的制备

4.2.3分析及表征

4.3结果与讨论

4.3.1纳米复合材料的红外谱图

4.3.2纳米复合材料的相态研究

4.3.3纳米复合材料的玻璃化温度研究

4.3.4纳米复合材料的热性能研究

4.3.5纳米复合材料的储能模量研究

4.3.6纳米复合材料的机械性能研究

4.3.7断面扫描电镜

4.3.8纳米复合材料的介电性能

4.4 小结

第五章总结

参考文献

致谢

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