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金刚烷是一种对称的四面体笼状烃,具有非常优异的稳定性,研究表明将金刚烷骨架接入聚合物中,可以显著提高聚合物的玻璃化转变温度和耐热性,降低其吸水率和介电常数。固化剂作为环氧树脂配方中必不可少的组分,对固化物最终性能有很大的影响。目前,国内外关于含金刚烷结构固化剂的研究报道较少,开发含金刚烷结构新型固化剂具有非常重要的意义。本论文通过分子结构设计成功合成了两种新型含金刚烷结构的芳香胺固化剂,并用DSC法和原位红外法对其与环氧E51的固化动力学及固化过程进行了研究,并对其固化物性能进行了考察。1.成功合成了两种含金刚烷结构的芳香胺固化剂,即1,3-二[4-(4-氨基苯氧基)苯基]金刚烷(BAPA)和1,3-二[4-(2,4-二氨基苯氧基)苯基]金刚烷(TAPA),产率分别为:60.7%和58.5%,并对其工艺进行了优化。2.固化动力学研究表明:环氧E51/BAPA体系反应活化能(Ea)为43.57KJ·mol-1,反应级数n为0.855;环氧E51/TAPA体系反应活化能(Ea)为48.72KJ·mol-1,反应级数n为0.871。3.固化物E51/BAPA、E51/TAPA、E51/DDM和E51/BAPP热失重分析(TGA)结果表明:四种固化物热失重曲线在400℃以上时存在明显差异,E51/BAPA和E51/TAPA表现出更优异的耐高温性能。固化物湿热分析结果表明:E51/BAPA经75℃恒温水浴浸泡,75h左右其吸水率基本达到饱和,经200h浸泡处理后其吸水率仅1.25%,比E51/DDM固化物的吸水率降低了34.9%。固化物力学分析结果表明:E51/BAPA和E51/TAPA拉伸强度分别为98MPa和103MPa;拉伸剪切强度分别为18.2MPa和23.6MPa;相对于E51/DDM, E51/TAPA的拉伸强度和拉伸剪切强度分别提高了25.6%和87.3%。动态热机械分析(DMA)结果表明:E51/BAPA和E51/TAPA的Tg分别为176℃和205℃,比E51/DDM提高了20℃和59℃。75℃恒温水箱浸泡100h后,其玻璃化转变温度都有不同程度的降低,但E51/TAPA和E51/BAPA玻璃化温度降低幅度较小,仍高达199.7℃和165.5℃。介电性能分析结果表明:随着测试频率的增加,四种固化物的介电常数均逐渐降低,E51/TAPA具有最低的介电常数。75℃恒温水箱浸泡100h后,四种固化物的介电常数均增大,但E51/BAPA和E51/TAPA仍比没浸泡过的E51/DDM具有更低的介电常数。