超支化及四官能度酚/環(huán)氧的合成與性能研究
發(fā)布時(shí)間:2021-07-04 01:35
環(huán)氧樹(shù)脂具有固化收縮率低、粘接強(qiáng)度高、耐化學(xué)藥品性優(yōu)良等諸多優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于涂料、復(fù)合材料、電子與電器材料、膠粘劑、牙科材料等領(lǐng)域。但環(huán)氧固化物的某些性能短板限制了其更廣泛的應(yīng)用。例如,盡管環(huán)氧樹(shù)脂具有比傳統(tǒng)牙科樹(shù)脂更低的固化收縮率和毒性,但它的力學(xué)強(qiáng)度偏低并且固化收縮率和細(xì)胞毒性仍有待進(jìn)一步改善;作為電子封裝材料,它的韌性仍顯不足。雖然通過(guò)添加橡膠、工程塑料、納米粒子和其它改性劑可以提高韌性,但會(huì)影響其它重要性能;作為耐高溫復(fù)合材料的樹(shù)脂基體,四官能度環(huán)氧樹(shù)脂4,4’-二氨基二苯甲烷四縮水甘油胺(TGDDM)固化物在韌性和耐濕熱性上有所欠缺,而通用的兩官能度環(huán)氧樹(shù)脂雙酚A縮水甘油醚(DGEBA)固化物的Tg則不夠高。另外,環(huán)氧樹(shù)脂大多應(yīng)用于傳統(tǒng)材料領(lǐng)域,而功能性環(huán)氧樹(shù)脂(尤其是熒光環(huán)氧)的種類很有限。為了實(shí)現(xiàn)環(huán)氧樹(shù)脂的高性能化和功能化,并解決上述問(wèn)題,設(shè)計(jì)、合成了新型超支化聚合物和四官能度環(huán)氧樹(shù)脂等多官能度分子,并以它們?yōu)橹骶開(kāi)展了相關(guān)研究。論文的主要工作如下:1.通過(guò)A2+B3質(zhì)子轉(zhuǎn)移聚合,用一鍋、兩步法合成了一種末端基團(tuán)為酚羥基、內(nèi)部含有醇羥基的多羥基超支化聚醚(HBP-OH),...
【文章來(lái)源】:北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:216 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【部分圖文】:
圖1-2組成超支化聚合物與樹(shù)形分子的結(jié)構(gòu)單元示意圖??
增大,超支化聚合物的形狀趨于球??形,其流變行為也更多地表現(xiàn)出牛頓流體的特點(diǎn)。Voit[45l等發(fā)現(xiàn),與末端為非極性基??團(tuán)的超支化聚合物相比,末端為極性基團(tuán)的超支化聚合物具有更大的粘度,揭示出末??端基團(tuán)對(duì)超支化聚合物粘度的影響。他們還發(fā)現(xiàn)在線形聚合物中添加非反應(yīng)性超支化??聚合物也可降低粘度[46]。??Linear?Polymers??????/??Hyperbranched????????>???’?Polymers??Dend?rimers??log[/KI??圖1-3不同形狀聚合物的特性粘度(l〇g[//])隨分子量(log[M])變化的情況??Fig.?1-3?The?dependence?of?the?intrinsic?viscosity?(l〇g[A/])?on?the?molecular?weight?(log[M])?of??polymers?with?different?architectures??除分子量外,聚合物的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也對(duì)特性粘度([//])有顯著影響。如圖1-3所示,??超支化聚合物的[//]隨分子量的變化規(guī)律有別于線形聚合物和樹(shù)形分子.?在大部分情況??下當(dāng)分子量相同時(shí),超支化聚合物的[//]小于線形聚合物,說(shuō)明超支化聚合物高度支化??的結(jié)構(gòu)和形狀對(duì)粘度有重要影響[4()]。從超支化聚合物的結(jié)構(gòu)角度考慮,影響溶液粘度??的因素有骨架結(jié)構(gòu)的剛(柔)性與末端基團(tuán)[4'具有柔性骨架的全脂肪族超支化聚酯??7??
?第二章多羥基超支化聚醚的合成及其對(duì)脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂陽(yáng)離子固化體系的改性研究???在1H-NMR譜圖中(圖2-4)?,?0.78、1.30和3.28?ppm處的寬峰分別對(duì)應(yīng)TMPGE??所引入結(jié)構(gòu)中CH3-、CH2-和〇CH2-的H。在1.45?1.52和3.40?ppm處的寬峰分別對(duì)應(yīng)??BDO引入結(jié)構(gòu)中CH2-和〇CH2-的H。由于環(huán)氧開(kāi)環(huán),在3.40?3.80和3.91?ppm處出??現(xiàn)了核磁峰,分別對(duì)應(yīng)〇CH2-和CH-的H。由于相似性高,BDO引入的H和環(huán)氧開(kāi)??環(huán)生成的〇CH2-中H的核磁峰在3.4(^?111處發(fā)生了重疊。在6.33、6.51和7.04?7.15??111??處的寬峰為苯環(huán)上H的核磁峰。在9.34?ppm處強(qiáng)的單峰為羥基H的核磁峰。FTIR和??^-NMR譜圖表明己合成出了末端為酚羥基、內(nèi)部含有醇羥基的多羥基超支化聚合物。??為了進(jìn)一步分析超支化聚合物的結(jié)構(gòu),用31P-NMR對(duì)兩步產(chǎn)物,即末端為環(huán)氧??基的超支化聚醚(HBP-EP)和末端為酚羥基的超支化聚醚(HBP-OH)中不同的羥基??進(jìn)行了定量表征,結(jié)果如圖2-5和表2-4所示。HBP-EP中含有兩種不同的一級(jí)醇羥??基,其中一級(jí)醇羥基1和一級(jí)醇羥基2的濃度分別為0.90X?1〇-3和2.24X?1(T3?mol.g-1。??一級(jí)醇羥基1是一端醇羥基參與了反應(yīng)但另一端醇羥基未參與反應(yīng)的1,4-丁二醇中未??反應(yīng)的醇羥基。一級(jí)醇羥基2是兩個(gè)醇羥基都未參與反應(yīng)的1,4-丁二醇的醇羥基。??HBP-EP結(jié)構(gòu)中二級(jí)醇羥基只有一種,即環(huán)氧開(kāi)環(huán)生成的醇羥基,其濃度為1.80X??10-3?mol.g-1。二級(jí)醇羥基的濃度為一級(jí)醇羥基1濃度的兩倍,說(shuō)
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]環(huán)氧樹(shù)脂增韌改性的研究進(jìn)展[J]. 謝志鵬,張會(huì)旗,原續(xù)波,趙瑾,侯信. 高分子通報(bào). 2018(11)
[2]AG-80環(huán)氧樹(shù)脂增韌改性及其在碳纖維復(fù)合材料中的應(yīng)用[J]. 陳勇,譚曉明,熊航行,楊永恒,吳喜兵,龔昌景,陳姝敏,吳凡,丁鵬,萬(wàn)力,朱瓊. 粘接. 2018(11)
[3]光致發(fā)光聚酰亞胺研究進(jìn)展[J]. 楊婷婷,周竹欣,張藝,劉四委,池振國(guó),許家瑞. 高分子學(xué)報(bào). 2017(03)
[4]HKT800碳纖維/AG80環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料制備及性能[J]. 顧紅星,王浩靜,范立東,張淑斌,龐培東. 功能材料. 2015(15)
[5]TGDDM環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑的研制與性能研究[J]. 虞鑫海,陳東紅,劉萬(wàn)章,陳吉偉,胡彬. 絕緣材料. 2014(02)
[6]環(huán)氧樹(shù)脂增韌改性方法及機(jī)理研究進(jìn)展[J]. 尹術(shù)幫,楊杰,劉新東,趙凱. 熱固性樹(shù)脂. 2013(04)
[7]耐高溫單組分環(huán)氧膠粘劑的制備[J]. 費(fèi)斐,虞鑫海,劉萬(wàn)章. 粘接. 2009(12)
[8]TGDDM環(huán)氧樹(shù)脂的研究進(jìn)展[J]. 費(fèi)斐,虞鑫海. 粘接. 2009(09)
[9]新型含氟固化劑的合成及環(huán)氧膠粘劑的制備[J]. 虞鑫海,劉萬(wàn)章. 粘接. 2009(05)
[10]T-800碳纖維濕法纏繞用環(huán)氧樹(shù)脂基體研究[J]. 梁勝彪,王成忠,楊小平. 北京化工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2005(03)
博士論文
[1]高性能電子封裝材料用環(huán)氧樹(shù)脂的合成與性能研究[D]. 劉中國(guó).吉林大學(xué) 2013
[2]螺環(huán)原碳酸酯膨脹單體的合成及用于光固化樹(shù)脂改性的方法研究[D]. 熊潔.第四軍醫(yī)大學(xué) 2011
碩士論文
[1]低粘度三酚基甲烷型環(huán)氧樹(shù)脂的合成與性能研究[D]. 朱海洋.南京理工大學(xué) 2016
[2]三酚基甲烷型環(huán)氧樹(shù)脂的合成及性能研究[D]. 郭杰.南京理工大學(xué) 2014
[3]四官能度酚合成[D]. 王建輝.北京化工大學(xué) 2012
[4]四酚基乙烷環(huán)氧樹(shù)脂的合成及性能研究[D]. 郭晶.北京化工大學(xué) 2011
[5]四酚基乙烷四縮水甘油醚環(huán)氧樹(shù)脂的合成[D]. 彭紅星.湘潭大學(xué) 2007
本文編號(hào):3263758
【文章來(lái)源】:北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:216 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【部分圖文】:
圖1-2組成超支化聚合物與樹(shù)形分子的結(jié)構(gòu)單元示意圖??
增大,超支化聚合物的形狀趨于球??形,其流變行為也更多地表現(xiàn)出牛頓流體的特點(diǎn)。Voit[45l等發(fā)現(xiàn),與末端為非極性基??團(tuán)的超支化聚合物相比,末端為極性基團(tuán)的超支化聚合物具有更大的粘度,揭示出末??端基團(tuán)對(duì)超支化聚合物粘度的影響。他們還發(fā)現(xiàn)在線形聚合物中添加非反應(yīng)性超支化??聚合物也可降低粘度[46]。??Linear?Polymers??????/??Hyperbranched????????>???’?Polymers??Dend?rimers??log[/KI??圖1-3不同形狀聚合物的特性粘度(l〇g[//])隨分子量(log[M])變化的情況??Fig.?1-3?The?dependence?of?the?intrinsic?viscosity?(l〇g[A/])?on?the?molecular?weight?(log[M])?of??polymers?with?different?architectures??除分子量外,聚合物的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也對(duì)特性粘度([//])有顯著影響。如圖1-3所示,??超支化聚合物的[//]隨分子量的變化規(guī)律有別于線形聚合物和樹(shù)形分子.?在大部分情況??下當(dāng)分子量相同時(shí),超支化聚合物的[//]小于線形聚合物,說(shuō)明超支化聚合物高度支化??的結(jié)構(gòu)和形狀對(duì)粘度有重要影響[4()]。從超支化聚合物的結(jié)構(gòu)角度考慮,影響溶液粘度??的因素有骨架結(jié)構(gòu)的剛(柔)性與末端基團(tuán)[4'具有柔性骨架的全脂肪族超支化聚酯??7??
?第二章多羥基超支化聚醚的合成及其對(duì)脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂陽(yáng)離子固化體系的改性研究???在1H-NMR譜圖中(圖2-4)?,?0.78、1.30和3.28?ppm處的寬峰分別對(duì)應(yīng)TMPGE??所引入結(jié)構(gòu)中CH3-、CH2-和〇CH2-的H。在1.45?1.52和3.40?ppm處的寬峰分別對(duì)應(yīng)??BDO引入結(jié)構(gòu)中CH2-和〇CH2-的H。由于環(huán)氧開(kāi)環(huán),在3.40?3.80和3.91?ppm處出??現(xiàn)了核磁峰,分別對(duì)應(yīng)〇CH2-和CH-的H。由于相似性高,BDO引入的H和環(huán)氧開(kāi)??環(huán)生成的〇CH2-中H的核磁峰在3.4(^?111處發(fā)生了重疊。在6.33、6.51和7.04?7.15??111??處的寬峰為苯環(huán)上H的核磁峰。在9.34?ppm處強(qiáng)的單峰為羥基H的核磁峰。FTIR和??^-NMR譜圖表明己合成出了末端為酚羥基、內(nèi)部含有醇羥基的多羥基超支化聚合物。??為了進(jìn)一步分析超支化聚合物的結(jié)構(gòu),用31P-NMR對(duì)兩步產(chǎn)物,即末端為環(huán)氧??基的超支化聚醚(HBP-EP)和末端為酚羥基的超支化聚醚(HBP-OH)中不同的羥基??進(jìn)行了定量表征,結(jié)果如圖2-5和表2-4所示。HBP-EP中含有兩種不同的一級(jí)醇羥??基,其中一級(jí)醇羥基1和一級(jí)醇羥基2的濃度分別為0.90X?1〇-3和2.24X?1(T3?mol.g-1。??一級(jí)醇羥基1是一端醇羥基參與了反應(yīng)但另一端醇羥基未參與反應(yīng)的1,4-丁二醇中未??反應(yīng)的醇羥基。一級(jí)醇羥基2是兩個(gè)醇羥基都未參與反應(yīng)的1,4-丁二醇的醇羥基。??HBP-EP結(jié)構(gòu)中二級(jí)醇羥基只有一種,即環(huán)氧開(kāi)環(huán)生成的醇羥基,其濃度為1.80X??10-3?mol.g-1。二級(jí)醇羥基的濃度為一級(jí)醇羥基1濃度的兩倍,說(shuō)
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]環(huán)氧樹(shù)脂增韌改性的研究進(jìn)展[J]. 謝志鵬,張會(huì)旗,原續(xù)波,趙瑾,侯信. 高分子通報(bào). 2018(11)
[2]AG-80環(huán)氧樹(shù)脂增韌改性及其在碳纖維復(fù)合材料中的應(yīng)用[J]. 陳勇,譚曉明,熊航行,楊永恒,吳喜兵,龔昌景,陳姝敏,吳凡,丁鵬,萬(wàn)力,朱瓊. 粘接. 2018(11)
[3]光致發(fā)光聚酰亞胺研究進(jìn)展[J]. 楊婷婷,周竹欣,張藝,劉四委,池振國(guó),許家瑞. 高分子學(xué)報(bào). 2017(03)
[4]HKT800碳纖維/AG80環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料制備及性能[J]. 顧紅星,王浩靜,范立東,張淑斌,龐培東. 功能材料. 2015(15)
[5]TGDDM環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑的研制與性能研究[J]. 虞鑫海,陳東紅,劉萬(wàn)章,陳吉偉,胡彬. 絕緣材料. 2014(02)
[6]環(huán)氧樹(shù)脂增韌改性方法及機(jī)理研究進(jìn)展[J]. 尹術(shù)幫,楊杰,劉新東,趙凱. 熱固性樹(shù)脂. 2013(04)
[7]耐高溫單組分環(huán)氧膠粘劑的制備[J]. 費(fèi)斐,虞鑫海,劉萬(wàn)章. 粘接. 2009(12)
[8]TGDDM環(huán)氧樹(shù)脂的研究進(jìn)展[J]. 費(fèi)斐,虞鑫海. 粘接. 2009(09)
[9]新型含氟固化劑的合成及環(huán)氧膠粘劑的制備[J]. 虞鑫海,劉萬(wàn)章. 粘接. 2009(05)
[10]T-800碳纖維濕法纏繞用環(huán)氧樹(shù)脂基體研究[J]. 梁勝彪,王成忠,楊小平. 北京化工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2005(03)
博士論文
[1]高性能電子封裝材料用環(huán)氧樹(shù)脂的合成與性能研究[D]. 劉中國(guó).吉林大學(xué) 2013
[2]螺環(huán)原碳酸酯膨脹單體的合成及用于光固化樹(shù)脂改性的方法研究[D]. 熊潔.第四軍醫(yī)大學(xué) 2011
碩士論文
[1]低粘度三酚基甲烷型環(huán)氧樹(shù)脂的合成與性能研究[D]. 朱海洋.南京理工大學(xué) 2016
[2]三酚基甲烷型環(huán)氧樹(shù)脂的合成及性能研究[D]. 郭杰.南京理工大學(xué) 2014
[3]四官能度酚合成[D]. 王建輝.北京化工大學(xué) 2012
[4]四酚基乙烷環(huán)氧樹(shù)脂的合成及性能研究[D]. 郭晶.北京化工大學(xué) 2011
[5]四酚基乙烷四縮水甘油醚環(huán)氧樹(shù)脂的合成[D]. 彭紅星.湘潭大學(xué) 2007
本文編號(hào):3263758
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