论文部分内容阅读
环氧树脂是一类非常重要的基体树脂材料,拥有优异的粘接性、耐磨性、化学稳定性、电绝缘性、耐高低温性,以及收缩率低、易加工成型和成本低廉等特点。但环氧树脂疏水性和耐热性较差,尤其是环氧树脂极其易燃,限制了其在高端技术领域的应用。环三膦腈化合物是一类新型有机无机杂化材料,磷原子上的反应活性、侧基的易于设计性,以及磷-氮元素结合的协同阻燃效应赋予了环三膦腈无法比拟的独特物理化学性能。本文基于国内外发表的大量文献,结合环三膦腈的特殊性以及环氧树脂的优点,通过化学方法合成新型膦腈型环氧树脂,期望在最大限度地保持环氧树脂机械性能的同时,利用膦腈优越的性能来改善环氧树脂的热稳定性能、阻燃性能和疏水性能。本文合成了两种新型膦腈环氧树脂并对其结构进行了表征,将膦腈环氧树脂与普通双酚A型环氧树脂以不同质量比均匀混合后固化,详细比较了混合环氧树脂和普通纯双酚A型环氧树脂的耐热性能、阻燃性能、冲击性能、电性能及疏水性能。具体研究内容如下:1.合成双官能团环三膦腈环氧树脂CPEP,通过傅里叶红外光谱(FTIR)、核磁共振(NMR)和凝胶渗透色谱(GPC)测试对其结构进行了表征。将新型膦腈型环氧树脂CPEP和普通双酚A型环氧树脂E5以不同质量比例混合作为基体,经过固化剂4,4’-二氨基二苯甲烷(DDM)固化后,对它们的热性能、阻燃性能、机械性能、电性能和疏水性能分别进行了比较。结果表明,随着CPEP含量的增加,环氧树脂的玻璃化转变温度(Tg)逐渐升高,热稳定性、疏水性和阻燃性能得到明显改善。当膦腈型环氧树脂CPEP和通用型环氧树脂E51质量混合比例达到1:1时,其固化产物的Tg为159.7℃,在氮气气氛下750℃高温时残炭率高达28.7%,而且阻燃测试也通过UL94-V0级测试,充分说明CPEP具有优良的热稳定性和阻燃性。另外在冲击试验中,CPEP的加入虽然导致环氧树脂冲击强度略有下降,但依然可以保证在20KJ·m-1以上,重要的是CPEP的加入并没有破坏环氧树脂的电绝缘性,电阻率均保持在1015数量级,充分说明制备的膦腈环氧树脂CPEP有着优良的综合性能。2.在1基础上,通过进一步改进成功合成了含氟环三膦腈环氧树脂CPFEP,其结构通过FTIR、NMR和GPC进行了表征测试,结果表明所制得的产物符合预期结构。同样将新型膦腈型环氧树脂CPFEP和普通双酚A型环氧树脂E51以不同质量比例混合作为基体,经过固化剂DDM固化后,对它们的热性能、阻燃性能、机械性能、电性能和疏水性能也分别进行了测试比较。结果表明,随着CPFEP含量的增加,环氧树脂的玻璃化转变温度略有升高,热稳定性、阻燃能力、尤其是疏水性都得到非常明显的改善。当含氟膦腈型环氧树脂CPFEP和通用型环氧树脂E51质量混合比例达到1:1时,其固化产物的Tg为145.7℃;在氮气气氛下750℃高温时残炭率高达30.5%;阻燃测试通过UL94-V0级测试;接触角测试结果为105°,说明含氟膦腈环氧树脂CPFEP具有优良的热稳定性、阻燃性和疏水性。另外CPFEP的加入并没有破坏环氧树脂的电绝缘性,电阻率依然保持在1015数量级,重要的是在冲击试验中,具有柔性取代基团CPFEP的加入很好的保持了环氧树脂的柔韧性,冲击强度基本保持在25KJ·m-1左右,充分说明制备的含氟膦腈环氧树脂CPFEP有着更为优良的综合性能。