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1、浙江大學博士學位論文液晶環(huán)氧樹脂的合成與固化行為研究姓名:蔡智奇申請學位級別:博士專業(yè):化學工程指導教師:孫建中20070401摘要液晶環(huán)氧樹脂的合成、固化和性能研究是當今聚合物科學界的研究熱點之一。本文在文獻綜述的基礎(chǔ)上,合成了兩種液晶環(huán)氧樹脂(比E),4,4’一二羥基聯(lián)苯二縮水甘油醚(DGEBP)和4,4'-雙降羥基苯甲氧基)-3,3’,5,5’.四甲基聯(lián)苯二縮水甘油醚(DGE.BHB"曲P),并分別用傅立葉變換紅終分析儀(FTIR)、核磁共振儀(NMR)、氣相.質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC.MS)和元素分析儀(EA)等儀器對其結(jié)構(gòu)進行表征,用差示量熱儀(DS
2、C)和帶加熱臺的偏光顯微鏡(PLM)對其相行為進行研究。實驗發(fā)現(xiàn),合成得到聯(lián)苯型環(huán)氧樹脂DGEBP,存在兩種對映體異構(gòu),其對映體比例為2.8l:97,19。合成得到的聯(lián)苯和芳香酯復合型LCE,DGE-BHBTMBP,在降溫過程中出現(xiàn)單轉(zhuǎn)變液晶,用PLM觀察到有多介晶相態(tài)。DGEBP用兩種芳香二胺固化劑固化研究表明,在固化過程中出現(xiàn)了液晶相。對其得到的不同固化產(chǎn)物熱性能分析表明,用二氨基二苯基砜(DDs)固化DGEBP可得到耐熱性能比較優(yōu)異的熱固性材料.DGE—BHBTMBP分別用DDS和4,4'-雙(氨基苯氧基)--苯砜(BAPS)作固化劑研究了其等溫
3、和動態(tài)固化過程。DGE-BHBTMBP/DDS體系等溫固化時用PLM觀察到藍相粒狀小板塊向列型液晶織構(gòu)出現(xiàn)。DGE.BHBTMBP/BAPS體系等溫固化時用PLM觀察到類似鐵電性液晶織構(gòu)出現(xiàn)。用改進的等轉(zhuǎn)化率(~CM)研究了兩種LCE與芳香二胺固化動力學歷程。用AICM計算有效活化能可知,對DGE.BHBTMBP/DDS體系,固化反應(yīng)最高活化能尾,一=132/or/tool,平均活化能為眨.唧=82.08k.//tool·對DGE-BHBTMBP/BAPS體系,固化反應(yīng)最高活化能吃一=100kJ/too/,平均活化能為見.Ⅷ=58.08kJ/mol,進
4、一步說明BApS與DGBBHBlMBP固化更容易進行。研究不同有機化蒙脫土(MMT)含量的DGE.BHBTMBP/DDs/MMT復合材料的固化行為,分析其產(chǎn)物玻璃化轉(zhuǎn)變的影響因素。結(jié)果表明MMT含量越高,固化放熱峰值溫度越往低溫方向移動,其固化反應(yīng)焓也相應(yīng)減少,這是因為MMT表面的叔胺基能有效催化環(huán)氧.胺固化反應(yīng)所致。關(guān)鍵字:液晶環(huán)氧樹脂合成表征動態(tài)固化等溫固化等轉(zhuǎn)化方法固化動力學AbstractEpoxyresinsa托widelyappliedasengineeringthermosetsfortheirmanydesirablepropertie
5、s.Liquid-crystallineepoxyresins(LCERs)thatcontainrigid-rodmesogenicunitsintheirbackbonehavebeenextensivelystudiedfordecades.TwonovelLCERs,diglycidyletherof4A’-bisphenylol(DGEBP)anddiglycidyletherof4,4'-bis(4-hydroxybenzoyloxy)-3,3’,5,5’-tetramethylbiphenyl(DGE—BHBTMBP),weresynth
6、esizedbasedontherecentliteratures.Theirspectroscopicstructure,thermalproperties,andphasestmctrurewereinvestigatedbyFTIILNM&GC-MS,elememanalysis(EA),differentialscanningcalorimetry(DSC)andpolarizedlightmicroscopy(PLM),respectively.Twoenanti-isomersofDGEBPwerefoundbyGC.MSwiththera
7、tioof2.8l:97.19.ThemonotropicandpolymesomorphousstructureofDGBBHBTMBPwasobservedbyDSCandPLM.CurebehaviorsandthermalpropertiesofDGEBP/diaminodiphenylsulfone(DDS)andDGEBP/biphenyldiamine(BPDA)systemswerestudiedandcomparedeachotherbymeansofDSCandPLM.Forbothsystems,themesogemcphasea
8、ppearedduringthecuringprocesses.Itcanbealsolear