氰酸酯樹脂改性體系的研究.pdf

1、氰酸酯樹脂(CE)是一種新型的熱固性樹脂,它在寬廣的溫度和頻率范圍內(nèi)保持低且穩(wěn)定的介電常數(shù)和介電損耗,同時具有良好的耐熱性能和工藝性能,這些性能決定了氰酸酯樹脂作為高性能復(fù)合材料基體樹脂的優(yōu)越性,但其韌性和模量還有待進(jìn)一步提高。本課題的目標(biāo)是希望通過改性氰酸酯樹脂體系的研究,獲得具有優(yōu)異的機(jī)械、化學(xué)、熱及介電等性能的氰酸酯樹脂基復(fù)合材料,同時對熱固性樹脂的改性提出新的方法和理論依據(jù)。論文主要分為四部分,第一部分是氰酸酯樹脂與環(huán)氧樹脂的固

2、化動力學(xué)研究,第二部分是氰酸酯樹脂/氨基膨潤土復(fù)合體系的研究,第三部分是在氰酸酯樹脂/端羧基液體丁腈膠復(fù)合體系的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改性的研究,第四部分是正電子湮沒法對體系自由體積的研究。在第一部分工作中,對氰酸酯樹脂與環(huán)氧樹脂的固化行為進(jìn)行了研究,對固化動力學(xué)和固化反應(yīng)進(jìn)行了探討。采用DSC和FTIR研究了氰酸酯樹脂/環(huán)氧樹脂共混體系的固化行為,考察了環(huán)氧樹脂含量對體系的固化動力學(xué)參數(shù)的影響。通過Ozawa方法計算得到純氰酸酯樹脂及氰酸酯樹脂

3、/環(huán)氧樹脂共混物(重量比為9:1,7:3,5:5)的表觀活化能依次為:74.3,72.1,60.8,72.7 kJ/mol,說明少量的環(huán)氧樹脂可促進(jìn)氰酸酯樹脂的固化反應(yīng),過量則抑制。同時還發(fā)現(xiàn),固化過程中氰酸酯樹脂的轉(zhuǎn)化速率遠(yuǎn)大于環(huán)氧樹脂,固化反應(yīng)對氰酸酯基和環(huán)氧基均是一級反應(yīng)。在第二部分工作中,對氨基膨潤土在氰酸酯樹脂中的插層和剝離行為進(jìn)行了研究,對氰酸酯樹脂對膨潤土的插層以及膨潤土在氰酸酯中剝離的機(jī)制進(jìn)行了探討。研究表明,氰酸酯樹脂

4、和氨基膨潤土之間相容性好,二者混合時氰酸酯單體很容易插入到膨潤土層間,得到穩(wěn)定的插層物。通過熔融共混法得到了部分插層和部分剝離的納米復(fù)合材料,并對其機(jī)械性能進(jìn)行了研究,沖擊強(qiáng)度在1phr膨潤土的加量下達(dá)到了最大值7.1kJ/m2,遠(yuǎn)高于純樹脂的3.8kJ/m2,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明膨潤土剝離可以確保復(fù)合材料沖擊性能的提高。同時發(fā)現(xiàn),氰酸酯樹脂/氨基膨潤土復(fù)合材料具有更高的熱穩(wěn)定性。在第三部分工作中,研究了端梭基丁睛膠增韌氰酸醋樹脂的共混體系,探

5、討了端狡基丁睛膠增韌氰酸酷的機(jī)理,并基于這個體系做了進(jìn)一步的改性研究。通過TGA和SEM發(fā)現(xiàn)了空穴的存在,通過透射電鏡發(fā)現(xiàn)了橡膠粒子的存在,從而認(rèn)為橡膠粒子和空穴是端梭基丁睛膠增韌氰酸酷樹脂的主要機(jī)理。雖然端梭基丁睛膠增韌氰酸酷樹脂的效果確實(shí)很明顯,但這是以犧牲其它性能如熱性能和模量為前提的。適量的環(huán)氧樹脂加入氰酸酉旨端梭基丁睛膠共混體系中可以在保持韌性不變的前提下,同時提高模量和熱穩(wěn)定性,這是由于環(huán)氧樹脂的加入提高了體系的相容性所致。

6、向氰酸醋/端梭基丁睛膠共混物中添加氨基膨潤土,發(fā)現(xiàn)膨潤土在體系中是以插層和剝離結(jié)構(gòu)的方式存在的,而橡膠粒子也同時存在于復(fù)合材料中。少量氨基膨潤土的加入可以在不損失氰酸醋/端梭基丁睛膠體系韌性的同時提高了模量和熱穩(wěn)定性,而且模量的提高較為顯著,如:lphLr加量的膨潤土就使CE/CTBN(重量比100/10)材料的模量從Z100Mpa升高到2600MPa,含o.sphr加量氨基膨潤土的復(fù)合材料的綜合性能最佳。在第四部分工作中,通過正電子湮