试析新型耐热、阻燃环氧树脂及固化剂的合成和性能研究

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1、浙江大学材料与化学工程学院博士学位论文新型耐热、阻燃环氧树脂及固化剂的合成和性能研究姓名：任华申请学位级别：博士专业：化学工程指导教师：孙建中20080401浙江大学博士学位论文摘要本文介绍了几种耐热、阻燃环氧树脂及固化剂的合成，利用各种表征手段对其固化物性能进行了研究，讨论了固化物性能同环氧树脂或固化剂结构之间的关系，并对其中部分固化体系的固化反应动力学进行了详细的研究。以1．萘酚和二环戊二烯(DCPD)为主要原料合成了一种新型含萘环和二环戊二烯环结构的环氧树脂NDEP。其结构通过傅立叶变换红外光谱(FTIR)，核磁共振波谱(NMR)，质谱(MS)和凝胶渗透色谱(G

2、PC)表征确定。用4，4’一二氨基二苯基砜(DDS)固化后所得固化产物的物理性能用动态热机械分析(DMl’A)和热重分析(TGA)进行了表征。研究结果表明，固化产物具有高的玻璃化转变温度(T＆36．2℃)和热稳定性，而且，因憎水性的萘环结构和环戊二烯环的引入，固化产物也表现出良好的耐水性。合成了一种含萘环和DCPD环结构的酚醛型固化剂NDN，与通用型双酚A缩水甘油醚环氧树脂DGEBA高温固化后，其固化物通过DMTA和TGA进行了表征。和常用的耐热型固化剂DDS相比，NDN固化物具有更高的玻璃化转变温度和更好的热稳定性，而疏水的萘环和DCPD环结构也使NDN固化物具有更

3、好的耐湿性能。合成了一种含磷二羟基化合物双(3．羟基．苯氧基)苯基磷氧化物(BHPPO)，并在此基础上合成了含磷环氧树脂BHPPO．EP。其结构由FTIR、MS、NMR和元素分析得以确定。采用DDS为固化剂，用TGA和氧指数仪测定其固化物的热降解行为和阻燃特性。BHPPO．EP比普通含溴阻燃环氧树脂具有更好的热稳定性，其极高的高温残碳率以及高达34的极限氧指数证明BHPPO．EP是一种阻燃效果优秀的无卤含磷环氧树脂。用差示扫描量热仪(DSC)研究了含萘环和二环戊二烯环结构环氧树脂NDEP和BHPPO的等温和非等温固化动力学。改进等转化率法(AICM)用以研究非等温固化

4、过程，其有效活化能在反应初期同Kissinger模型所得活化能数据基本一致，之后由于分子运动受阻导致有效活化能升高。在等温固化动力学研究中，观察到自催化现象，利用KaInal模型可以较好的拟合反应初期及中期的转化率随时间变化，而到了反应后期，由于交联网络的形成，固化反应有扩散控浙江大学博士学位论文制，引入了扩散因子对K锄al模型进行了修正。固化物的性能由DMTA、TGA和氧指数仪测定，变现出高玻璃化转变温度，良好的热稳定性和阻燃特性。合成了一种新型含萘环和酰亚胺结构的环氧树脂BHPD．EP，其化学结构由1H．NMR、乃C-NMR、FTIR和元素分析进行了表征。利用DS

5、C放热曲线对BHPD．EP和DDS的固化动力学进行了研究。固化物性能通过DMl’A和TGA进行了表征，结果显示，BHPD—EP／DDS固化物具有高玻璃化转变温度和热稳定性。关键词：环氧树脂，耐热，阻燃，萘环，二环戊二烯，含磷，酰亚胺，固化动力学lI浙江大学博士学位论文ABSTRACTNoVelheatresista：nt，fl锄eretard觚tepoxyresiIls锄dcuringagentsweres)，llmesized．ThepropeniesofmecuredpolymerswereinVeSt迳atedbyseveralmethods．nlerelati

6、onshipofthesepropertiesoftlleclJredpolymerswitllthest】mctureoftlleepoxyresiIlsorc嘶ngagentSwereStl帕ied．ThecⅢekineticsofsomec面ngsyStems、ⅣercalsocarefmlyinVeSt远ated．AnewepoXyresincontaillingbothnaphthalene觚ddicyclopentadiene(DCPD)groupw嬲syllmesizedtoproducealligIllyheat-resistantne觚ork，勰dt

7、llecuringbehaviorwaSinvestigateduSingdi锄inodiphenylsulfone(DDS)嬲curingagem．T1lechemicalstlll种ureswerecharacterizedbyFourier1．r觚sfo肌I血ared(FTIR)spec仃oscopy，NuclearM4印eticResonance(NMR)，MassSpec缸Dme衄(MS)，a11dGelFiln．ationChromatography(GPC)allalyses．Dynamiccuringbehaviorw髂inVesti