【摘要】：環(huán)氧樹脂以其優(yōu)異的工程性能而聞名,如良好的機械性能、穩(wěn)定的耐化學性、優(yōu)異的粘附性和相對較低的固化收縮率。然而,環(huán)氧樹脂由于抗沖擊性能差在一定程度上限制了其在高性能樹脂基復合材料領域的應用,因此對環(huán)氧樹脂增韌顯得尤為重要。本論文以生物原料氫化香豆素(DHC)和環(huán)氧化物來交替共聚,通過結(jié)構(gòu)設計,巧妙地制備了DHC/PEGDE(聚乙二醇二縮水甘油醚)、DHC/PEGDE/BGE(正丁基縮水甘油醚)、DHC/PEGDE/GPE(苯基縮水甘油醚)生物網(wǎng)絡聚合物,然后分別混溶于環(huán)氧樹脂體系形成雙網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)對其增韌改性。結(jié)果表明所制備的改性環(huán)氧樹脂均展示了良好的熱性能和優(yōu)異的力學性能。本研究首次通過設計生物基網(wǎng)絡與環(huán)氧樹脂形成雙網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)來增韌環(huán)氧樹脂,該方法改善環(huán)氧樹脂韌性的同時不損害其強度,為制備高性能環(huán)氧樹脂提供了一個重要方法。本論文的主要內(nèi)容為:(1)基于DHC和環(huán)氧化物在鉻絡合物和氯化銨復合物的條件下交替共聚形成聚合物,制備了一系列的DHC基生物網(wǎng)絡聚合物并進行表征。GPC測試結(jié)果表明,DHC/PEGDE、DHC/PEGDE/BGE的分子量在反應前期增加迅速,隨后,分子量增長放緩,至反應后期生物基網(wǎng)絡已顯著固化交聯(lián),已經(jīng)無法有效地溶解。DHC/PEGDE、DHC/PEGDE/BGE、DHC/PEGDE/GPE基生物網(wǎng)絡的分子結(jié)構(gòu)被~1H-NMR和FTIR分別證實。通過DSC、TG熱力學的測試,DHC基生物網(wǎng)絡具有較低的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和較高的熱分解溫度,具有良好的熱性能。(2)將DHC/PEGDE生物基網(wǎng)絡(DHC-net)混溶于環(huán)氧樹脂(EP)體系中形成雙網(wǎng)絡聚合物,通過DHC/PEGDE生物基網(wǎng)絡實現(xiàn)應力的傳遞和對外界沖擊能量的吸收,顯著提高環(huán)氧樹脂的韌性和強度。DSC、DMA和TG結(jié)果顯示EP/DHC-net體系具有單一玻璃化轉(zhuǎn)變溫度,說明兩者具有良好的相容性。改性后的環(huán)氧樹脂同樣展現(xiàn)出優(yōu)異的力學性能,最大抗沖擊強度達到37.2 KJ/m~2比純EP增大約一倍,拉伸強度也由58 MPa增大到64 MPa。其斷裂伸長率由5.25%增大到19.2%。(3)基于DHC/PEGDE生物基網(wǎng)絡,加入正丁基縮水甘油醚(BGE)制備DHC/PEGDE/BGE生物基網(wǎng)絡(DHC-N),然后混溶于環(huán)氧樹脂體系中形成雙網(wǎng)絡聚合物(D-N)。力學性能測試表明:當DHC-N含量20 wt%時有最大的抗沖擊強度31.5 KJ/m~2,遠大于純EP的15 KJ/m~2,同時拉伸強度也由58 MPa增大至72.8 MPa。同時通過熱力學性能考察,發(fā)現(xiàn)DHC-N改性環(huán)氧樹脂呈現(xiàn)更高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和更強的拉伸強度,說明加入BGE對原有的DHC/PEGDE生物網(wǎng)絡增韌環(huán)氧樹脂起到進一步的增強作用。(4)考察不同比例的PEGDE與BGE形成的DHC/PEGDE/BGE生物基網(wǎng)絡及DHC/PEGDE/GPE生物網(wǎng)絡對環(huán)氧樹脂力學性能的影響,我們分別進行了對比。結(jié)果表明PEGDE和BGE的比例為0.2:0.6時形成的生物基網(wǎng)絡,對環(huán)氧樹脂有最好的增韌增強效果。同時在研究DHC/PEGDE/GPE生物網(wǎng)絡對環(huán)氧樹脂力學性能的影響時,發(fā)現(xiàn)生物基網(wǎng)絡含量低于10 wt%,對環(huán)氧樹脂起到增韌增強作用;但生物基網(wǎng)絡含量高于10 wt%,則表現(xiàn)較差的力學性能,因為分子鏈中含有大量苯環(huán)結(jié)構(gòu)導致改性環(huán)氧樹脂更加易脆,易斷裂。
【學位授予單位】：齊魯工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TQ323.5

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