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环氧树脂(EpoxyResin)因其良好的物化性能已广泛应用于涂料、胶粘剂、复合材料等领域。然而,普通环氧树脂的韧性、耐热性较差,限制了其在某些领域中的应用。本文在综合各项改性技术的基础上,利用低分子量环氧树脂(GY250)和两种结构不同的聚己内酯合成了两种端环氧基聚己内酯接枝环氧树脂低聚物(PCL-g-GY250、PCL2125-g-GY250),通过其与另一分子量较大的环氧树脂(GT7071)进行共混,制备了环氧树脂复合体系(PCL-g-GY250/GT7071、PCL2125-g-GY250/GT7071),并对复合体系的性能进行了研究。
参考文献的方法,利用ε-己内酯(ε-CL)为单体,缩水甘油为引发剂,脂肪酶Novozym-435为催化剂,通过ε-CL的酶促开环聚合合成了具有不同分子量的α-羟基,ω-环氧基聚己内酯(ETPCL1、ETPCL2);利用傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振(NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)、基质辅助激光解吸电离-飞行时间质谱(MALDI-TOFMS)和差示扫描量热(DSC)对ETPCL的结构和热性能进行了表征。
以ETPCL(ETPCL1、ETPCL2)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为原料,利用-OH与-NCO的亲核加成反应,通过聚氨酯途径合成了α-异氰酸基,ω-环氧基聚己内酯(ITPCL1、ITPCL2);以ITPCL和GY250为原料,利用-OH与-NCO的亲核加成反应合成了端环氧基聚己内酯接枝环氧树脂低聚物(PCL1-gGY250、PCL2-g-GY250);利用双端羟基聚己内酯(PCL2125)代替ETPCL,利用相同的合成路线合成了另一种端环氧基聚己内酯接枝环氧树脂低聚物(PCL2125-g-GY250)。
通过胺类固化剂与环氧基团的反应,得到了端环氧基聚己内酯接枝环氧树脂低聚物/环氧树脂复合体系(PCL1-g-GY250/GT7071、PCL2-g-GY250/GT7071);用扫描电镜(SEM)、动态力学分析仪(DMA)、热重分析仪(TGA)、差示扫描量热(DSC)及拉伸试验,研究了复合体系的微观形貌、热力学性能,和静态力学性能。同时制备了另一种改性环氧树脂复合体系PCL2125-g-GY250/GT7071,利用DMA和拉伸试验研究了其热力学性能。结果表明,PCL1-g-GY250/GT7071体系的相容性不是很好,受ETPCL1和氨酯基含量大小的影响;PCL2-g-GY250/GT7071体系和PCL2125-g-GY250/GT7071体系具有良好的相容性;PCL-g-GY250的加入使得体系耐温性能提高,PCL1-g-GY250/GT7071体系的热性能较好,其中纯PCL1-g-GY250固化体系热失重5%的温度最高,为293.9℃,相比纯GT7071提高了148.9℃;