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新型微胶囊改性氰酸酯树脂的研究

作　者: 王卫
导　师: 梁国正
学　校: 苏州大学
专　业: 材料学
关键词: 微球微胶囊氰酸酯树脂增韧
分类号: TQ320.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

氰酸酯(CE)树脂是含二个以上氰酸酯官能团(—OCN)的新型高性能热固性树脂,自20世纪70年代末出现以来,其独特的结构引起了人们的普遍关注。结构特点赋予其优良的电绝缘性能,极低的吸湿率,较高的耐热性,优良的尺寸稳定性,良好的力学性能等,在电子、航空航天、电器绝缘、涂料、胶粘剂、光学仪器、医疗器材等诸多领域有着广泛的应用。但是由于CE树脂网络结构中含有大量的芳香环,结晶度高,交联密度大,所以其固化物的脆性较大,因此对CE树脂的增韧改性已经引起了极大的关注。近年来国内外许多材料工作者在CE树脂增韧改性方面进行了大量的研究,主要的方法有:与热塑性树脂共混,与热固性树脂共聚,与橡胶弹性体共混等,微胶囊增韧近来也作为一种新的CE树脂增韧的方法得到发展。微胶囊是一种包覆有液体、固体或者气体的微小粒子,其特殊的结构赋予了其特有的多功能性。将微胶囊用于CE树脂的增韧改性中,在提高了树脂力学性能的同时,也赋予材料以多功能性。本文拟合成一种新型的微胶囊用于CE树脂的增韧改性之中,主要研究内容有:以双酚A型二异氰酸酯树脂(BADCy)和双酚A型环氧树脂(DGEBPA)为原料,咪唑为催化剂,采用乳液聚合法合成氰酸酯/环氧树脂聚合物微球(MS),然后以尿素、甲醛为壁材原料,制得的MS为囊芯,采用原位聚合法合成一种新型的聚脲微胶囊(PUMC)。讨论不同工艺如MS中氰酸酯/环氧树脂重量比、催化剂咪唑含量的不同等对合成的MS物理性能、化学结构以及热性能等的影响。利用傅立叶红外光谱(FTIR)分析MS、PUMC的化学结构,通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)观察MS、PUMC的形貌,利用激光共聚焦显微镜(LCSM)、SEM观察MS的内部结构,采用OM技术确定MS的粒径大小与分布。利用差示扫描量热法(DSC)和热失重分析法(TGA)分析MS、PUMC的热性能。研究结果表明,PUMC可以成功采用上述的两步法合成,通过调节不同工艺参数可以控制MS的尺寸大小与表面形貌。合成出的MS、PUMC具有良好的储存性,并具有良好的耐热性。将合成的PUMC加入到双酚A型二异氰酸酯(BADCy)树脂体系中,探讨了PUMC对BADCy体系反应性的影响,制备了BADCy/PUMC树脂体系,分析PUMC对材料力学性能的影响,采用SEM技术观察了材料的断面形貌,初步分析了PUMC对材料的增韧机理。研究结果表明,在较低温度下,PUMC的计入使BADCy体系的凝胶时间随着PUMC的含量增加而降低,在较高温度下,PUMC的加入对BADCy体系的凝胶时间影响减弱。通过FTIR、DSC等的分析,PUMC的加入能增加BADCy体系的反应活性。通过力学性能的测试,适量PUMC的加入可提高BADCy树脂体系的力学性能以及耐水煮性能。PUMC的加入会使BADCy的初始分解温度(Td)及树脂体系的玻璃化转变温度(Tg)稍微下降。对树脂体系介电性能影响不大。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
第一章文献综述  10-21
  1.1 微胶囊技术简介  10-12
    1.1.1 微胶囊的概念  10
    1.1.2 微胶囊的合成方法  10-11
    1.1.3 微胶囊的性能与结构表征  11-12
  1.2 微胶囊在树脂基复合材料中的应用  12-14
    1.2.1 微胶囊型自修复聚合物基复合材料  12-13
    1.2.2 微胶囊增韧型树脂基复合材料  13
    1.2.3 微胶囊阻燃型聚合物基复合材料  13-14
  1.3 氰酸酯树脂简介  14
  1.4 氰酸酯树脂的改性  14-20
    1.4.1 热固性树脂增韧  15-17
    1.4.2 热塑性树脂改性CE 树脂  17-18
    1.4.3 橡胶弹性体改性CE 树脂  18-19
    1.4.4 其他改性方法  19-20
  1.5 课题提出的依据及研究意义  20-21
第二章微胶囊的合成与性能表征  21-41
  2.1 前言  21-22
  2.2 实验部分  22-25
    2.2.1 主要原料  22-23
    2.2.2 主要仪器与设备  23
    2.2.3 微胶囊的合成  23-24
    2.2.4 微胶囊的表征  24-25
  2.3 结果与讨论  25-40
    2.3.1 MS 的性能  25-36
    2.3.2 PUMC 的性能  36-40
  2.4 小结  40-41
第三章微胶囊/氰酸酯树脂体系的制备与性能表征  41-56
  3.1 前言  41
  3.2 实验部分  41-43
    3.2.1 主要原料  41-42
    3.2.2 主要仪器与设备  42
    3.2.3 微胶囊/氰酸酯树脂体系的制备  42
    3.2.4 性能测试及表征  42-43
  3.3 结果与讨论  43-55
    3.3.1 MCEs 对凝胶时间影响  43-44
    3.3.2 FTIR 分析  44-47
    3.3.3 DSC 分析  47-48
    3.3.4 树脂体系的力学性能  48-51
    3.3.5 水煮性能  51-53
    3.3.6 体系的热性能  53-54
    3.3.7 体系的介电性能  54-55
  3.4 小结  55-56
第四章结论  56-57
参考文献  57-68
硕士期间发表/撰写的论文、专利  68-69
致谢  69-70

新型微胶囊改性氰酸酯树脂的研究

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