二甲基硅烷基环氧树脂的合成及其性能研究.pdf

桂林理工大学硕士学位论文
Synthesis and properties of silicone modified fluorene-epoxy
resin
Major:Polymer Physics and Chemistry
Direction of Study:Synthesis and modification of polymer
Graduate Student:Qin Jie
Supervisor:Prof. Peng Jinwen
College of Materials Science and Engineering
Guilin University of Technology
September, 2011 to April, 2014
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万方数据
桂林理工大学硕士学位论文
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万方数据
桂林理工大学硕士学位论文
摘要
随着近年来科技的高速发展,在某些高技术领域对于环氧树脂的性能提出了更高的
要求。针对提高树脂的韧性、耐热性以及进一步降低树脂的吸水性、工艺加工难度等应
用需求,本论文在用新型有机硅与双酚芴共同改性环氧树脂的研究上做了分子结构设
计、合成及改性效果的探究。有机硅改性环氧树脂具有降低环氧树脂内应力、提高韧性
等优点,同时具有低表面能、热稳定性好、介电强度高、低温柔韧性好等性能得到广泛
应用。但吸水率高使得吸水后性能显著下降,因而引入双酚芴这独特的“Cardo”环结
构来改性有机硅环氧树脂,提高环氧树脂的耐热性及降低吸水性。
本论文从高分子结构设计的角度出发,以双酚芴、二***二***硅烷、环氧***丙烷为
原料,采用两步法合成了二***硅烷芴基环氧树脂(BMEBF)。
(1)通过 FT-IR、1H-NMR 进行表征,证实合成产物结构与我们的合成目标一致,
同时进行了分子量的分布与测定、环氧值的滴定、热重分析等工作,结果表明,二***
硅烷芴基环氧树脂的环氧值为 ~ ,其初始分解温度达 ℃,在 600 ℃时的
残余率为 %,表明该环氧树脂具有优异的耐热性能。
(2)为了更好的研究二***硅烷芴基环氧树脂的性能,我们选用了二氨基二苯砜
(DDS)、二氨基二苯甲烷(DDM)和邻苯二甲酸酐(PA)三种固化剂分别固化二***
硅烷芴基环氧树脂,形成三种树脂固化体系。我们采用非等温 DSC 法研究了三种固化
反应体系(BMEBF/DDS、BMEBF/DDM、BMEBF/PA)的反应动力学。通过研究得到,
体系中固化反应用 Kissinger 及 Ozawa 两种方法的表观活化能 Ea,反应级数都非常接近
于 1,并且确定了三种固化体系的固化工艺。
(3)同时对固化物采用不同的升温速率进行了热分解动力学的研究,并求出了热
分解活化能 E,研究了固化体系的耐热性。
(4)用 DDS、DDM 两种固化剂对不同比例的 BMEBF/E-51 复合材料进行固化浇注,
通过 DMA 分析发现,随着二***硅烷芴基环氧树脂在复合材料中含量的增加,体系的
玻璃化温度呈下降趋势,并且 DDS 固化的复合材料玻璃化温度明显比 DDM 固化高出
许多,并对材料进行了冲击强度测试。通过一系列研究发现在分子结构中引入芴这一刚
性基团和引入有机硅这一柔性链段能够有效改善树脂的韧性、耐热性、热稳定性等性能。
关键词:双酚芴,有机硅,环氧树脂,固化动力学,耐热性
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万方数据
桂林理工大学硕士学位论文
Abstract
For the past few years, with the development of science and technology, in some high
technology fields for the performance of epoxy resin put forward higher requirements. To
improve the toughness, heat resistance and further reduce the water imbibition, difficulty of
processing technology of resin application requirements, utilized anic silicon and
bisphenol fluorene to modified epoxy resin molecular structure, synthesis and modification
effect has b