【摘 要】
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环氧树脂具有十分优异的粘接性能、耐化学性和机械性能,现已被广泛应用于粘合剂、涂料和电子密封胶等领域。当前,商业化的环氧树脂主要为双酚A型环氧树脂(DGEBA),其生产原材料基本都来自于石油基产品,在当下石油资源日益紧张的时代背景,用可再生的生物基材料来制备环氧树脂是走可持续发展的必由之路。本论文设计以多酚生物基材料姜黄素(CUR)和白藜芦醇(RES)为原料,制备姜黄素基环氧树脂(CUREP)和白藜
【基金项目】
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浙江省杰出青年科学基金项目“木材气凝胶异质界面构效关系及其放射性离子捕捉机制”(LR19C160001); 校科研发展基金项目“木质基拓扑仿生序构新材料”(2021LFR006);
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环氧树脂具有十分优异的粘接性能、耐化学性和机械性能,现已被广泛应用于粘合剂、涂料和电子密封胶等领域。当前,商业化的环氧树脂主要为双酚A型环氧树脂(DGEBA),其生产原材料基本都来自于石油基产品,在当下石油资源日益紧张的时代背景,用可再生的生物基材料来制备环氧树脂是走可持续发展的必由之路。本论文设计以多酚生物基材料姜黄素(CUR)和白藜芦醇(RES)为原料,制备姜黄素基环氧树脂(CUREP)和白藜芦醇基环氧树脂(RESEP),表征固化后研究环氧树脂的各项性能;将纳米纤维素(CNF)填充加入到RESEP中,制备RESEP/CNF复合材料,表征复合材料的各项性能。主要研究结果如下:(1)选用姜黄素为原料,通过一锅法合成CUREP。用甲基六氢邻苯二甲酸酐(Me HHPA)固化环氧树脂后得CUREP/Me HHPA和DGEBA/Me HHPA。不同升温速率下CUREP/Me HHPA显示出更高的固化反应活性。其Tg为141℃,拉伸模量、拉伸强度和断裂伸长率分别为3482.35 MPa、72.73 MPa和4.21%。热重分析和介电性能测试进一步研究发现,CUREP/Me HHPA的R800为17.19%,远高于DGEBA/Me HHPA。还表现出低至3.6的介电常数,显示出其在微电子领域具有的应用潜力。(2)选用白藜芦醇为原料,使用一锅法合成RESEP。用4,4’-二氨基二苯甲烷(DDM)固化后得RESEP/DDM和DGEBA/DDM。结果表明,RESEP/DDM固化反应总反应热(330.6±3.8 J/g)高于DGEBA/DDM(310.5±4.6 J/g),显示出更高的固化反应活性。此外,其Tg高达335℃,表现出优异的耐高温性。RESEP/DDM还表现出优异的机械性能和热稳定性,拉伸强度为75.97 MPa,拉伸模量为3499.33 MPa,远高于DGEBA/DDM。RESEP/DDM的R800高达38.57%,DGEBA/DDM的R800仅为16.86%。RESEP/DDM表现出优异的阻燃性,其LOI为31.8%,并通过了UL-94 V0级测试。(3)将CNF加入到RESEP中改善提升体系的各项性能,制备RESEP/CNF复合材料。研究RESEP/CNF复合材料的机械性能、动态力学性能以及热稳定性。探讨了CNF不同加入量对复合材料体系性能的影响。结果表明,CNF的添加质量分数为0.3%时,RESEP/0.3CNF的机械性能达到最优,其拉伸强度和断裂伸长率分别为80.40MPa和5.34%。其THRI也达到了185.94,并且RESEP/0.3CNF的R800高达41.17%。
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