環(huán)氧樹脂作為一種高性能的熱固性材料,已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在電子、建筑、醫(yī)療、汽車、航空航天等領(lǐng)域,并為人類文明的不斷發(fā)展提供了有效支持。但是目前,主要有兩項(xiàng)因素制約著環(huán)氧樹脂材料的發(fā)展。首先,制備環(huán)氧樹脂的原料幾乎全部來源于石油化工,而石化燃料作為一種不可再生資源,儲(chǔ)存量極其有限。其次,傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂的生產(chǎn)原料為雙酚A和雙酚F,而這兩種物質(zhì)作為典型的環(huán)境內(nèi)分泌干擾物嚴(yán)重的影響了人類以及生物的健康。由此看來,發(fā)展生物基環(huán)氧樹脂并替代傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂材料將是熱固性材料領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。本論文的設(shè)計(jì)主旨為,以純天然的生物基單體制備環(huán)境親和性更好的雙酚單體,替代傳統(tǒng)的雙酚A或雙酚F來制備新型環(huán)氧樹脂材料,滿足人們的使用需求,這將對(duì)實(shí)現(xiàn)社會(huì)和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展起到重要的意義。首先,以純天然產(chǎn)物丁香酚、愈創(chuàng)木酚、4-甲基愈創(chuàng)木酚為原料,合成了三種高生物基含量的雙酚單體,并通~1H-NMR的測(cè)試方法對(duì)所合成的三種雙酚單體進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征。再利用MTT比色法,對(duì)比研究了雙酚A、雙酚F以及三種生物基雙酚單體的雌激素活性。結(jié)果顯示:與雙酚A和雙酚F相比,三種新型的生物基雙酚單體具有較低的雌激素活性,可以作為合成原料繼續(xù)制備生物基環(huán)氧樹脂。其次,從分子設(shè)計(jì)角度出發(fā),將已合成的三種生物基雙酚單體,分別與環(huán)氧氯丙烷反應(yīng),制備了新型的生物基環(huán)氧樹脂單體,并加以結(jié)構(gòu)表征。經(jīng)過固化反應(yīng)后,分別測(cè)試了三種環(huán)氧樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、熱膨脹系數(shù)、熱穩(wěn)定性能以及親疏水性能。結(jié)果顯示:MBHF-EP具有最高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(151 ~o C)和儲(chǔ)能模量(2387 MPa),同時(shí)其熱膨脹系數(shù)最低(68.07 ppm)。接觸角測(cè)試結(jié)果顯示MBHF-EP的接觸角為92.02°,具有最好的表面疏水性。再次,以純天然的硅藻土作為無機(jī)增強(qiáng)材料,經(jīng)化學(xué)改性后與所合成的生物基環(huán)氧樹脂BEF-EP共混,制備了一系列環(huán)氧樹脂/硅藻土復(fù)合材料,并研究環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的固化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、熱性能、力學(xué)性能以及親疏水性能。結(jié)果顯示:硅藻土的引入增加了環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的機(jī)械性能、耐熱性以及疏水性能,且隨著硅藻土含量的增加而升高。最后,從分子設(shè)計(jì)角度出發(fā),以天然產(chǎn)物3-甲氧基-4-羥基甲醛(香草醛)為反應(yīng)物,合成了生物基環(huán)氧樹脂固化劑VBZMI。并與傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂固化劑BZMI(苯并咪唑)對(duì)比,研究了兩種固化劑固化環(huán)氧樹脂以后的材料性能。結(jié)果顯示:以VBZMI為固化劑所制備的環(huán)氧樹脂材料BPF-EP/VBZMI具有最高的儲(chǔ)能模量、耐熱性以及玻璃化轉(zhuǎn)變溫度,同時(shí)增加了環(huán)氧樹脂材料的生物基含量。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TQ323.5
【文章目錄】：
中文摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 環(huán)氧樹脂
        1.1.1 環(huán)氧樹脂的定義與發(fā)展
        1.1.2 環(huán)氧樹脂的分類
        1.1.3 環(huán)氧樹脂的合成方法
    1.2 環(huán)氧樹脂的固化反應(yīng)與固化劑
        1.2.1 固化劑
    1.3 制約環(huán)氧樹脂發(fā)展的因素
        1.3.1 石油化工材料的定義及社會(huì)影響
        1.3.2 環(huán)氧樹脂的潛在毒性
    1.4 生物基高分子材料
        1.4.1 生物基高分子材料的分類
        1.4.2 生物基高分子材料的國(guó)內(nèi)外發(fā)展
        1.4.3 生物基高分子材料的應(yīng)用
        1.4.4 生物基環(huán)氧樹脂的發(fā)展
    1.5 本論文設(shè)計(jì)思想
    參考文獻(xiàn)
第二章 實(shí)驗(yàn)試劑與測(cè)試儀器
    2.1 實(shí)驗(yàn)藥品與試劑
    2.2 測(cè)試與表征方法
第三章 新型生物基雙酚的合成及雌激素活性研究
    引言
    3.1 新型生物基雙酚單體的合成與表征
        3.1.1 2,2’-二羥基-3,3’-二甲氧基-5,5’-二烯丙基二苯甲烷的合成
        3.1.2 2,2’-二羥基-3,3’-二甲氧基-5,5’-二烯丙基二苯甲烷的表征
        3.1.3 2,2’-二羥基-3,3’-二甲氧基-5,5’-二甲基二苯甲烷的合成..
        3.1.4 2,2’-二羥基-3,3’-二甲氧基-5,5’-二甲基二苯甲烷的表征..
        3.1.5 9,9’-二(3-甲氧基-4-羥基苯基)芴的合成
        3.1.6 9,9’-二(3-甲氧基-4-羥基苯基)芴的表征
    3.2 新型生物基雙酚單體的雌激素活性研究
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)方法
        3.2.2 不同雙酚單體對(duì)MCF-7 的增殖影響
        3.2.3 MCF-7 增殖的微觀形態(tài)研究
    3.3 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第四章 新型生物基環(huán)氧樹脂的合成及性能研究
    引言
    4.1 新型生物基環(huán)氧樹脂的合成
        4.1.1 2,2’-二縮水甘油醚-3,3’-二甲氧基-5,5’-二烯丙基二苯甲烷(BEF-EP)的合成
        4.1.2 2,2’-二縮水甘油醚-3,3’-二甲氧基-5,5’-二烯丙基二苯甲烷(BEF-EP)的表征
        4.1.3 2,2’-二縮水甘油醚-3,3’-二甲氧基-5,5’-二甲基二苯甲烷(BGF-EP)的合成
        4.1.4 2,2’-二縮水甘油醚-3,3’-二甲氧基-5,5’-二甲基二苯甲烷(BGF-EP)的表征
        4.1.5 9,9’-二(3-甲氧基-4-縮水甘油醚苯基)芴(MBHF-EP)的合成
        4.1.6 9,9’-二(3-甲氧基-4-縮水甘油醚苯基)芴(MBHF-EP)的表征
        4.1.7 新型生物基環(huán)氧樹脂的環(huán)氧值測(cè)定
    4.2 生物基環(huán)氧樹脂的固化樣品制備
    4.3 生物基環(huán)氧樹脂的性能研究
        4.3.1 生物基環(huán)氧樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度研究
        4.3.2 生物基環(huán)氧樹脂的熱機(jī)械性能研究
        4.3.3 生物基環(huán)氧樹脂的熱穩(wěn)定性研究
    4.4 生物基環(huán)氧樹脂的疏水性能研究
    4.5 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第五章 生物基環(huán)氧樹脂/硅藻土復(fù)合材料的制備及其性能研究
    引言
    5.1 硅藻土的硅烷化改性
    5.2 生物基環(huán)氧樹脂/硅藻土復(fù)合材料(BEF-EP-x)的制備
    5.3 環(huán)氧樹脂/硅藻土復(fù)合材料的固化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究
        5.3.1 環(huán)氧樹脂與酸酐類固化劑的反應(yīng)機(jī)理
        5.3.2 BEF-EP的固化條件與機(jī)理
        5.3.3 BEF-EP/ diatomite15%的固化條件與機(jī)理
        5.3.4 BEF-EP/ diatomite20%的固化條件與機(jī)理
        5.3.5 BEF-EP/ diatomite25%的固化條件與機(jī)理
        5.3.6 BEF-EP/ diatomite x%復(fù)合材料的固化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)活化能研究
    5.4 BEF-EP/ diatomite復(fù)合材料的微觀形貌研究
    5.5 BEF-EP/ diatomite復(fù)合材料的性能研究
        5.5.1 BEF-EP/ diatomite復(fù)合材料的動(dòng)態(tài)熱機(jī)械性能研究
        5.5.2 BEF-EP/ diatomite復(fù)合材料的熱降解性能研究
        5.5.3 BEF-EP/ diatomite復(fù)合材料的表面接觸角研究
    5.6 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第六章 生物基環(huán)氧樹脂固化劑的制備及其性能研究
    引言
    6.1 生物基固化劑3-甲氧基-4-羥基-苯基苯并咪唑(VBZMI)的制備
    6.2 生物基固化劑3-甲氧基-4-羥基-苯基苯并咪唑(VBZMI)的表征
    6.3 生物基環(huán)氧樹脂固化體系的設(shè)計(jì)
    6.4 生物基環(huán)氧樹脂固化劑的性能研究
        6.4.1 不同固化劑制備的環(huán)氧樹脂的動(dòng)態(tài)熱機(jī)械性能研究
        6.4.2 不同固化劑制備的環(huán)氧樹脂的熱失重研究
        6.4.3 不同固化劑制備的環(huán)氧樹脂的表面接觸角研究
    6.5 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第七章 結(jié)論
作者簡(jiǎn)歷
攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文
致謝

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