液晶環(huán)氧低聚物的合成及其改性熱固性樹脂的研究.pdf

1、由于具有高模量、高性能和優(yōu)異的加工性能，熱固性液晶樹脂作為新的高性能聚合物基體材料，得到了廣泛的研究。然而，熱固性液晶一柔性嵌段低聚物的研究才剛剛開始，尚未應用到熱固性樹脂材料的改性上。本文首次采用熱固性液晶—柔性嵌段低聚物改性熱固性樹脂，得到了很好的改性結果，具有較好的理論和實際應用價值。 本文合成了一種新型的液晶環(huán)氧化合物和一系列含柔性嵌段的液晶環(huán)氧低聚物，采用紅外光譜，核磁共振氫譜以及環(huán)氧當量的測試等對所合成化合物和低聚物

2、的結構進行了表征，采用差示掃描量熱儀(DSC)和偏光顯微鏡(POM)相結合的方法對液晶環(huán)氧低聚物的液晶相轉(zhuǎn)變行為進行了研究。 首先研究了液晶環(huán)氧化合物N，N’-bis[4-(2，3-epoxypropoxyphenyl eneininomethyl)]-2.2’-dimethylbiphenylene(BMPE)對雙酚A型環(huán)氧樹脂fDER331)的增韌，著重討論了改性環(huán)氧樹脂體系的固化條件和BMPE用量對液晶行為、相結構及性能的

3、影響。通過對改性體系固化反應的DSC的研究、反應過程中POM的跟蹤以及固化產(chǎn)物斷面形貌的觀察等，對熱固性液晶環(huán)氧增韌環(huán)氧樹脂形成微纖(液晶束)的機理進行了分析討論。研究發(fā)現(xiàn)：隨BMPE用量的增大，改性體系的力學性能、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度都有所提高。性能的提高與體系內(nèi)生成的微纖數(shù)量有關；此外，加入第三組分聚醚砜(PES)后，改性體系的力學性能有所下降，這可能是由于PES的加入增加了體系的粘度，從而阻礙了BMPE形成微纖的傾向。 同時還研

4、究了液晶環(huán)氧化合物BMPE增韌氰酸酯樹脂1，1，-Bis(4-cyanatophenyl)ethane(AroCy L-10)體系的結構和性能之間的關系。通過紅外光譜(FT-IR)和偏光顯微鏡(POM)的方法研究了不同當量比的BMPE/L10改性體系的結構、液晶轉(zhuǎn)變和形態(tài)；SEM結果顯示在BMPE/L10(摩爾比為1：0.5)體系中出現(xiàn)了相分離；同時討論了反應過程中液晶念的形成與反應機理的關系，并進一步研究了BMPE增韌氰酸酯L10和環(huán)

5、氧樹脂DER331(摩爾比為1：1)共混體系的結構和性能。 在上述工作的基礎上，著重研究了含柔性段液晶環(huán)氧低聚物的液晶結構及其改性雙酚A環(huán)氧樹脂的相結構。通過XRD、AFM、TEM等方法對液晶環(huán)氧低聚物LC400-P的晶態(tài)、液晶態(tài)和溶液中的形態(tài)進行了研究，發(fā)現(xiàn)了LC400-P可以在晶態(tài)下形成納米柱狀結構；在液晶念時成束狀的納米柱結構；將LC400-P溶解在環(huán)氧樹脂中，在未固化前LC400-P以長度約20納米左右，直徑約為2納米的

6、柱狀結構均勻分布在環(huán)氧中；加熱后形成直徑1～2納米、長度在幾十微米的納米絲狀結構，均勻分布于環(huán)氧溶液中；固化后則形成原纖結構。 我們初步認為：含柔性段液晶環(huán)氧低聚物在反應前就形成納米棒結構，隨著固化反應的進行，出于體系組分間相容性的降低，含柔性段液晶環(huán)氧低聚物之間只有通過相互聚集來保持穩(wěn)定，這就使得原來的納米棒狀結構需要合并、長大，剛棒和剛棒之間主要以首尾連接的方式以降低體系自由能，從而最終演變?yōu)樵鲩L的原纖結構。 通過對

7、不同液晶基元、不同柔性段長度的液晶環(huán)氧低聚物改性環(huán)氧體系的力學性能、熱性能和相結構的研究中發(fā)現(xiàn)，原纖結構形成將會影響體系的最終性能。不同液晶基元對原纖的形成有很大影響，液晶基元上的側(cè)甲基有利于原纖的形成，使得體系的性能提高。柔性段長度對原纖形成影響也很大，柔性段較長時，剛棒基元的體積分數(shù)較小，形成原纖結構數(shù)量較少；柔性段較短時，剛棒基元的體積分數(shù)相比較多，理應形成納米柱結構較多。但由于柔性段短而使得包覆作用較弱，剛棒基元容易發(fā)生聚集使得