環(huán)氧樹脂的無機(jī)納米微粒改性、功能化和應(yīng)用研究.pdf

1、環(huán)氧樹脂是一種重要的熱固性樹脂,以其優(yōu)異的力學(xué)、粘結(jié)和絕緣等性能被廣泛應(yīng)用于電子、機(jī)械、建筑、輕工等領(lǐng)域.本文對(duì)各種納米材料對(duì)環(huán)氧樹脂的改性,新型液晶環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅環(huán)氧樹脂、阻燃環(huán)氧樹脂和二茂鐵基環(huán)氧樹脂的合成以及環(huán)氧樹脂在粉末涂料、膠粘劑、生物分子固定等領(lǐng)域的應(yīng)用等環(huán)氧樹脂領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)進(jìn)行了綜述;開展了無機(jī)納米微粒改性環(huán)氧樹脂的制備和新型功能環(huán)氧樹脂的合成研究;探索了所得環(huán)氧樹脂在粉末涂料、修飾電極、自組裝等領(lǐng)域的應(yīng)用;探討了其無

2、機(jī)納米微粒改性、電化學(xué)過程和自組裝等的機(jī)理,取得了以下主要研究成果: 本文建立了1種通過原位及包裹聚合法制備無機(jī)納米微粒改性雙酚A型環(huán)氧樹脂的新工藝,制得了系列無機(jī)納米微粒改性環(huán)氧樹脂;該工藝由于在單體聚合前加入無機(jī)納米微粒,此時(shí)單體可以滲透到無機(jī)納米微粒之間,在聚合過程中環(huán)氧樹脂在無機(jī)納米微粒之間及周圍生成,把已分散的無機(jī)納米微粒包裹其中,所以能夠制得無機(jī)納米微粒分散均勻的改性環(huán)氧樹脂:通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)用本工藝制得的無機(jī)納米微

3、粒改性環(huán)氧樹脂中無機(jī)納米微粒的分散性明顯好于通過溶液共混法或熔融共混法制得的同類樣品;由于分散良好的無機(jī)納米微粒與環(huán)氧樹脂分子之間具有相互作用,用原位及包裹聚合法制得的無機(jī)納米微粒改性環(huán)氧樹脂與未改性環(huán)氧樹脂相比,nano-CaCO<,3>含量為15.0 wt﹪的改性環(huán)氧樹脂的軟化點(diǎn)提高了15℃、nano-CaCO<,3>的含量為10.0 wt﹪ 的固化的改性環(huán)氧樹脂的斷裂伸長率提高了近3倍,拉伸模量在nano-CaCO<,3>的含量為

4、5.0 wt﹪時(shí)達(dá)到最大值,提高了18﹪;經(jīng)過中試及工業(yè)化試驗(yàn),實(shí)現(xiàn)了無機(jī)納米微粒改性雙酚A型環(huán)氧樹脂的工業(yè)化生產(chǎn);所得無機(jī)納米微粒改性雙酚A型環(huán)氧樹脂可用作粉末涂料的原料. 采用通過原位及包裹聚合法制得的無機(jī)納米微粒改性雙酚A型環(huán)氧樹脂為主要原料制得了無機(jī)納米微粒改性環(huán)氧粉末涂料;完成了中試和擴(kuò)試研究,建立了千噸級(jí)年生產(chǎn)能力的無機(jī)納米微粒改性環(huán)氧粉末涂料示范生產(chǎn)線;所得無機(jī)納米微粒改性環(huán)氧粉末涂料的儲(chǔ)存穩(wěn)定性達(dá)到1級(jí)、耐中性鹽

5、霧性能達(dá)到1級(jí)、反向抗沖擊性能超過50 Kg.cm、斷裂伸長率達(dá)到2.9﹪、邊角覆蓋率達(dá)到75﹪、耐陰極剝離性能為6.8 mm,主要性能指標(biāo)和同類未改性環(huán)氧粉末涂料相比有了顯著提高. 合成了2種不同結(jié)構(gòu)的二茂鐵基環(huán)氧樹脂,通過<'1>H NMR.和FT-IR對(duì)所得產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征;用循環(huán)伏安(CV)法研究了所得二茂鐵基環(huán)氧樹脂溶液和膜的電化學(xué)行為,峰電流和掃描速率之間的關(guān)系表明其電極反應(yīng)受擴(kuò)散控制,符合Fick定律:根據(jù)Oz

6、awa理論對(duì)二茂鐵基環(huán)氧樹脂 1,1'-二茂鐵二甲酸二縮水甘油酯/雙氰胺體系的非等溫固化過程進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)該固化體系的反應(yīng)活化能約為531 KJ/mol;二茂鐵基環(huán)氧樹脂在固體火箭推進(jìn)劑的燃速催化劑和修飾電極等方面表現(xiàn)出了很好的應(yīng)用前景.合成了帶含環(huán)氧基側(cè)鏈和十八烷基側(cè)鏈的聚(馬來酸二縮水甘油酯-co-甲基丙烯酸十八酯)[P(DGMA-co-SMA)],用<'1>H NMR對(duì)所得的共聚物進(jìn)行了表征;研究了其在選擇性溶劑中的自組裝行為,

7、發(fā)現(xiàn)P(DGMA-co-SMA)/THF/EtOH體系可以通過自組裝形成囊泡形自組裝體和支化的管狀自組裝體,P(DGMA-co-SMA)/THF/H<,2>O體系最初自組裝形成球形自組裝體,隨著陳化時(shí)間的延長,球形自組裝體逐漸融合成長條形自組裝體和線形自組裝體;探討了自組裝過程的機(jī)理,建立了可能的自組裝過程模型. 合成了1種新的二茂鐵基樹枝狀分子4-Fc,用<'1>H NMR.和FT-IR對(duì)所得產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征;用循環(huán)伏安法