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胺/环氧形状记忆树脂增韧体系的制备及性能研究

作　者: 康红军
导　师: 刘宇艳
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 形状记忆环氧树脂柔性伯胺固化剂不同链长增韧
分类号: TQ323.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着科技的进步，各国之间对于空间资源的竞争愈发激烈。由于空间展开结构能够在地面进行有效折叠在轨后可靠展开，能降低发射成本，提高发射效率，因此这种空间展开结构技术备受国内外重视。目前，可作为空间展开结构的材料主要是环氧树脂基形状记忆复合材料，然而由于环氧树脂脆性大易开裂，影响了其在空间展开结构上的应用，因此需要对环氧树脂进行增韧，使其能够有效的应用到空间展开结构中。本论文使用不同链长的柔性伯胺固化剂与间苯二甲胺按照不同的比例对环氧树脂进行增韧改性研究。使用十二胺（DA）与间苯二甲胺（MXDA）按照5种不同的比例制备环氧形状记忆树脂增韧体系，对其进行红外光谱（FT-IR）、示差扫描量热仪（DSC）、动态力学性能（DMA）、形状记忆性能及力学性能测试，研究其相微观结构和宏观性能的变化规律。研究结果表明随着十二胺含量的减少，间苯二甲胺含量的增加，体系的玻璃化转变温度增加，介于33℃-100℃之间，交联密度由1.14×10-4mol/cm-3增加到3.50×10-4mol/cm-3；体系的断裂伸长率由21.36％降低到5.72％。形状记忆性能测试表明5种体系随着十二胺含量的减少，形状固定率增加，但对其形状回复率影响不明显，均能达到98％以上；除了EP-100MXDA体系外，其它四种EP-DA/MXDA体系的循环折叠次数均能达到25次，柔性固化剂增韧效果明显，其中EP-50DA/50MXDA和EP-25DA/75MXDA两种增韧比为较优的增韧体系。改用不同链长的柔性伯胺正辛胺（OA）和十六胺（HA）分别与间苯二甲胺（MXDA）按照50PA/50MXDA和25PA/75MXDA两种比例对环氧树脂（EP）进行增韧，结果表明两种不同比例的EP-OA/MXDA和EP-HA/MXDA增韧体系均起到良好的增韧效果，且具有优良的形状记忆性能和力学强度，其中EP-50OA/5MXDA和EP-50HA/50MXDA两种体系的增韧效果更为优异，断裂伸长率分别为8.33％和15.01％，与EP-100MXDA体系相比分别增加了45％和160％。对三种不同链长的伯胺EP-50PA/50MXDA增韧体系的性能进行比较，结果表明柔性固化剂的链长对体系的玻璃化转变温度，形状回复速率和力学性能有较大的影响，但对其形状记忆固定率和形状回复率影响不明显。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-21
  1.1 课题研究目的和意义  9-10
  1.2 形状记忆聚合物国内外研究现状  10-15
    1.2.1 形状记忆聚合物基本概念  11
    1.2.2 形状记忆记忆环氧树脂研究进展  11-15
  1.3 环氧树脂增韧国内外研究现状  15-19
    1.3.1 添加第二相增韧环氧树脂研究现状  15-18
    1.3.2 通过改变环氧树脂交联网络结构进行增韧研究现状  18-19
  1.4 课题来源及研究内容  19-21
第2章实验部分  21-28
  2.1 实验试剂及仪器  21-22
    2.1.1 主要实验试剂  21-22
    2.1.2 主要设备及仪器  22
  2.2 十二胺和间苯二甲胺/环氧树脂增韧体系的制备  22-23
    2.2.1 实验配方设计  22-23
    2.2.2 样品制备控制方法  23
  2.3 不同链长的伯胺和间苯二甲胺/环氧树脂增韧体系的制备  23-24
  2.4 测试方法  24-28
    2.4.1 傅里叶变换红外光谱（FT-IR）测试  24
    2.4.2 示差扫描量热分析（DSC）测试  24
    2.4.3 动态力学分析（DMA）测试  24-25
    2.4.4 形状记忆性能测试  25-26
    2.4.5 力学性能测试  26-27
    2.4.6 扫描电镜（SEM）分析测试  27-28
第3章十二胺和间苯二甲胺/环氧树脂增韧体系的性能研究  28-41
  3.1 EP-DA/MXDA 增韧体系红外光谱测试分析  28-29
  3.2 EP-DA/MXDA 增韧体系示差扫描量热测试分析  29-30
  3.3 EP-DA/MXDA 增韧体系动态力学测试分析  30-32
  3.4 EP-DA/MXDA 增韧体系形状记忆性能测试  32-38
    3.4.1 形状固定率测定  32-33
    3.4.2 形状回复率测定  33
    3.4.3 EP-DA/MXDA 增韧体系形状回复速率比较  33-34
    3.4.4 温度对 EP-DA/MXDA 增韧体系形状回复速率的影响  34-36
    3.4.5 折叠次数对 EP-DA/MXDA 增韧体系形状记忆性能的影响  36-38
  3.5 EP-DA/MXDA 增韧体系力学性能测试  38-40
    3.5.1 EP-DA/MXDA 增韧体系的拉伸强度和断裂伸长率  38-39
    3.5.2 EP-DA/MXDA 增韧体系拉伸断口 SEM 测试  39-40
  3.6 本章小结  40-41
第4章不同链长伯胺和间苯二甲胺/环氧树脂增韧体系性能研究  41-59
  4.1 正辛胺和间苯二甲胺/环氧树脂增韧体系性能研究  41-47
    4.1.1 EP-OA/MXDA 增韧体系红外光谱测试分析  41-42
    4.1.2 EP-OA/MXDA 增韧体系 DSC 测试分析  42-43
    4.1.3 EP-OA/MXDA 增韧体系动态力学测试分析  43
    4.1.4 EP-OA/MXDA 增韧体系形状记忆性能测试  43-46
    4.1.5 EP-OA/MXDA 增韧体系力学性能测试  46-47
  4.2 十六胺和间苯二甲胺/环氧增韧体系性能研究  47-53
    4.2.1 EP-HA/MXDA 增韧体系的红外光谱测试分析  47-48
    4.2.2 EP-HA/MXDA 增韧体系示差扫描量热测试分析  48-49
    4.2.3 EP-HA/MXDA 增韧体系动态力学测试分析  49-50
    4.2.4 EP-HA/MXDA 增韧体系形状记忆性能测试  50-52
    4.2.5 EP-HA/MXDA 增韧体系力学性能测试  52-53
  4.3 不同链长伯胺和间苯二甲胺/环氧树脂增韧体系性能比较  53-57
    4.3.1 EP-PA/MXDA 增韧体系玻璃化转变温度比较  53-54
    4.3.2 EP-PA/MXDA 增韧体系动态力学性能比较  54-55
    4.3.3 EP-PA/MXDA 增韧体系形状记忆性能的比较  55-57
    4.3.4 EP-PA/MXDA 增韧体系力学性能比较  57
  4.4 本章小结  57-59
结论  59-60
参考文献  60-65
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  65-67
致谢  67

胺/环氧形状记忆树脂增韧体系的制备及性能研究

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