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新型磷酸酯反应增韧环氧树脂的研究

作 者: 严慧积
导 师: 李欣欣
学 校: 华东理工大学
专 业: 材料科学与工程
关键词: 聚醚磷酸酯?增韧?环氧树脂?断裂韧性?分散相
分类号: TQ323.5
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
下 载: 143次
引 用: 1次
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内容摘要


环氧树脂是应用广泛的重要结构材料和功能材料,但由于本身结构的原因,环氧树脂固化后质脆、耐冲击性能差,限制了其应用范围,需要进行增韧改性。橡胶弹性体如端羧基液态丁腈橡胶(CTBN)是目前最为成功的一种环氧树脂增韧材料,对环氧树脂具有较好的增韧效果,但存在价格较高、粘度较大等不足,为此有必要探索更多的环氧树脂增韧技术和材料。本论文在前期研究基础上,通过对聚醚多元醇进行磷酸酯化改性,并进而实现对环氧树脂的反应增韧改性,取得了较好的效果。论文通过聚环氧丙烷(PPO)多元醇与多聚磷酸反应,得到磷酸单酯结构的改性聚醚磷酸酯,结构中的剩余磷酸基团可以与环氧基团反应,将聚环氧丙烷链段接枝到环氧树脂交联网络上,由于聚环氧丙烷与环氧树脂不相容而析出,形成“海岛”结构,实现增韧改性。论文通过冲击性能、拉伸强度、弯曲强度以及玻璃化转变温度分析,系统研究了聚醚多元醇分子量、结构和酯化度等对增韧改性的影响。结果表明,聚醚磷酸酯的加入可以显着改善环氧树脂的韧性,增韧改性效果甚至接近CTBN的增韧效果。同时,聚醚磷酸酯几乎不影响环氧树脂的玻璃化转变温度、拉伸性能和弯曲性能。通过扫描电镜分析(SEM)研究了聚醚磷酸酯的增韧改性机理,结果表明,随着磷酸酯化程度的不同,聚醚分相的“海岛”结构的程度和尺寸可以调控,实现完全相同、部分分相、完全分相的有效控制。同时,结果显示,当分散相保持一定的密度和尺寸时,才能达到最佳的增韧效果。由于聚醚价格低廉,磷酸酯改性简单方便,粘度较低,是一种很有应用前景的增韧改性方法。

全文目录


摘要??5-6
Abstract??6-9
第1章 前言??9-22
??1.1 环氧树脂材料的概述??9-13
????1.1.1 环氧树脂??9-10
????1.1.2 固化剂??10-11
????1.1.3 环氧树脂中的助剂与填料等??11-13
??1.2 环氧树脂的增韧??13-16
????1.2.1 固体丁腈橡胶??13-14
????1.2.2 液态橡胶增韧??14-15
????1.2.3 聚醚多元醇增韧环氧树脂??15-16
??1.3 环氧树脂增韧的机理和影响因素??16-20
????1.3.1 弹性体增韧环氧树脂的机理??16-18
????1.3.2 弹性体增韧环氧树脂的影响因素??18-20
??1.4 本课题的目的及意义??20-22
第2章 实验部分??22-31
??2.1 实验试剂??22-23
??2.2 聚醚多元醇磷酸酯的制备??23-24
??2.3 聚醚磷酸酯的水解和纯化??24
??2.4 聚醚磷酸酯反应增韧环氧树脂样品制备??24-25
??2.5 分析与测试??25-31
????2.5.1 聚醚磷酸酯成分分析??25-28
??????2.5.1.1 滴定分析??25-28
????????2.5.1.1.1 混合指示剂法测定磷酸酯中单酯与双酯含量以及磷当量??25-26
????????2.5.1.1.2 氢溴酸-冰乙酸法滴定环氧当量??26-27
????????2.5.1.1.3 邻苯二甲酸配酯化法测定羟值??27-28
????2.5.2 力学性能测试及计算??28-30
????2.5.3 仪器测试与分析??30-31
第3章 结果与讨论??31-51
??3.1 聚醚多元醇的磷酸酯化??31-34
????3.1.1 聚醚多元醇羟值滴定分析??31
????3.1.2 磷酸酯化中单、双酯以及残余磷酸含量的分析??31-33
????3.1.3 游离磷酸的脱除分析??33
????3.1.4 聚醚磷酸酯的核磁共振结果分析??33-34
????3.1.5 红外结果分析??34
??3.2 聚醚磷酸酯与环氧的反应??34-36
????3.2.1 磷酸酯改性环氧树脂的环氧当量标定??35-36
??3.3 聚醚多元醇磷酸酯增韧环氧树脂冲击强度的研究??36-43
????3.3.1 聚醚多元醇分子量的影响??36-39
????3.3.2 结构对聚醚磷酸酯冲击强度的影响??39-40
????3.3.3 小分子量磷酸酯3050和2038的冲击性能分析??40-42
????3.3.4 聚醚磷酸酯3028的断裂韧性分析??42-43
??3.4 聚醚磷酸酯增韧机理分析??43-46
????3.4.1 聚醚磷酸酯3028增韧环氧树脂的冲击强度分析??43-44
????3.4.2 聚醚磷酸酯3028增韧的SEM分析??44-46
??3.5 聚醚磷酸酯增韧对Tg的影响??46-47
??3.6 聚醚磷酸酯对拉伸模量与弯曲强度的影响??47-49
????3.6.1 聚醚磷酸酯对弯曲强度的影响??47-49
????3.6.2 聚醚3028磷酸酯对拉伸模量的影响??49
??3.7 聚醚磷酸酯对环氧树脂粘度的影响??49-51
第4章 结论与建议??51-52
??4.1 全文结论??51
??4.2 问题与建议??51-52
参考文献??52-55
致谢??55-56
所发表论文??56

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 合成树脂与塑料工业 > 缩聚类树脂及塑料 > 环氧树脂及塑料
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