含羧基側(cè)基聚芳醚酮的合成及其作為大分子固化劑改性環(huán)氧樹脂的研究.pdf

1、環(huán)氧樹脂由于具有優(yōu)異的力學(xué)性能、電絕緣性能、化學(xué)穩(wěn)定性、耐熱性以及收縮率低、易加工成型等優(yōu)點(diǎn)而成為應(yīng)用廣泛的基體樹脂，但其固化后因交聯(lián)密度高而存在質(zhì)脆、耐開裂性及斷裂韌性較差等缺點(diǎn)，在很大程度上限制了它在高技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，對(duì)環(huán)氧樹脂進(jìn)行增韌改性的研究具有非常重要的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。本文在國(guó)內(nèi)外環(huán)氧樹脂增韌方法與機(jī)理的基礎(chǔ)上，將新合成的熱塑性含羧基側(cè)基新型聚芳醚酮(PEK-L)直接作為環(huán)氧樹脂的大分子固化劑來(lái)改性雙酚A型環(huán)氧樹脂(

2、DGEBA)。主要的研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下： 1.以酚酞啉(PPL)和二氟二苯酮等為原料，按照溶液縮聚的方法合成了含羧基側(cè)基的聚芳醚酮(PEK-L)，并用FTIR、1HNMR、XRD、GPC、DSC及TGA等手段進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，PEK-L為無(wú)定形聚合物，其數(shù)均分子量(Mn)為10095，重均分子量(Mw)為14060，多分散性指數(shù)(PDI)為1.39；PEK-L具有十分優(yōu)異的耐熱性和熱穩(wěn)定性，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg為228℃，失

3、重5％時(shí)的溫度達(dá)426℃，在700℃時(shí)的殘?zhí)悸矢哌_(dá)58％。 2.利用非等溫差示掃描量熱儀(DSC)及傅立葉變換紅外光譜儀(FTIR)對(duì)含羧基側(cè)基聚芳醚酮(PEK-L)/環(huán)氧樹脂改性體系進(jìn)行了分析測(cè)試，探索并證實(shí)了其固化的可行性，確定了體系的固化工藝制度：130℃/2h+150℃/2h+180℃/2h，通過(guò)研究不同催化劑、不同摩爾比對(duì)體系固化反應(yīng)的影響而確定出合適的催化劑和最佳的PEK-L用量，提出了改性環(huán)氧體系的固化反應(yīng)機(jī)理，并

4、分別運(yùn)用三種方法——Kissinger法、Ozawa法及Isoconversional法對(duì)改性環(huán)氧體系的固化動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究，分別計(jì)算出了活化能并進(jìn)行了分析對(duì)比研究。 3.研究了PEK-L改性環(huán)氧樹脂體系的力學(xué)性能、熱學(xué)性能及斷面形態(tài)，并且與使用普通固化劑-4-甲基-六氫苯酐(MeHHPA)固化的純環(huán)氧體系的相應(yīng)性能進(jìn)行了對(duì)比。加入PEK-L后，環(huán)氧樹脂的彎曲模量少許降低，但是彎曲強(qiáng)度明顯增加，跟純環(huán)氧樹脂相比，最大提高了20％

5、。彎曲斷裂應(yīng)變也顯著地增加，最大彎曲斷裂應(yīng)變達(dá)到10.03％，比純環(huán)氧樹脂提高了283％。當(dāng)改性環(huán)氧體系中羧基與環(huán)氧基的摩爾比為1:1時(shí)，斷裂韌性KIC達(dá)到最大值2.53MN/m3/2，比純環(huán)氧樹脂提高了70％；GIC也為最大值1.789KJ/m2，是純環(huán)氧樹脂體系的2.93倍。此外，DSC及TGA測(cè)試表明，PEK-L的加入較好地改善了環(huán)氧樹脂的耐熱性和熱穩(wěn)定性。改性環(huán)氧體系的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度及熱分解溫度均隨著PEK-L的含量的增加而升高