聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂的固化行為及性能研究

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1、分類號(hào)：密級(jí)：UDC：編號(hào)：工學(xué)碩士學(xué)位論文聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂的固化行為及性能研究碩士研究生：姬生朋指導(dǎo)教師：?jiǎn)逃⒔芙淌趯W(xué)科、專業(yè)：材料科學(xué)與工程論文主審人：張曉紅副教授哈爾濱工程大學(xué)2018年5月分類號(hào)：密級(jí)：UDC：編號(hào)：工學(xué)碩士學(xué)位論文聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂的固化行為及性能研究碩士研究生：姬生朋指導(dǎo)教師：?jiǎn)逃⒔芙淌趯W(xué)位級(jí)別：工學(xué)碩士學(xué)科、專業(yè)：材料科學(xué)與工程所在單位：材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院論文提交日期：2018年4月論文答辯日期：2018年5月學(xué)位授予單位：哈爾濱工程大學(xué)ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDeg

2、reeofM.EngStudiesonCuringBehaviorandPropertiesofPolyurethaneModifiedEpoxyResinCandidate:JiShengpengSupervisor:Prof.QiaoYingjieAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MaterialsScienceandEngineeringDateofSubmission:Apr.,2018DateofOralExamination:May,2018University:Harbin

3、EngineeringUniversity哈爾濱工程大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：本論文的所有工作，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，由作者本人獨(dú)立完成的。有關(guān)觀點(diǎn)、方法、數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)的引用已在文中指出，并與參考文獻(xiàn)相對(duì)應(yīng)。除文中已注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)公開(kāi)發(fā)表的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。作者（簽字）：日期：年月日哈爾濱工程大學(xué)學(xué)位論文授權(quán)使用聲明本人完全了解學(xué)校保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的有關(guān)規(guī)定，即研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)屬于哈爾濱工程大學(xué)。哈爾濱

4、工程大學(xué)有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件。本人允許哈爾濱工程大學(xué)將論文的部分或全部?jī)?nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文，可以公布論文的全部?jī)?nèi)容。同時(shí)本人保證畢業(yè)后結(jié)合學(xué)位論文研究課題再撰寫(xiě)的論文一律注明作者第一署名單位為哈爾濱工程大學(xué)。涉密學(xué)位論文待解密后適用本聲明。本論文（□在授予學(xué)位后即可□在授予學(xué)位12個(gè)月后□解密后）由哈爾濱工程大學(xué)送交有關(guān)部門(mén)進(jìn)行保存、匯編等。作者（簽字）：導(dǎo)師（簽字）：日期：年月日年月日聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂的固化行為及性能研究摘要環(huán)氧樹(shù)脂憑借優(yōu)良的力學(xué)性能、粘接性能、耐熱性能、

5、耐腐蝕性能、電絕緣性能以及低固化收縮率等優(yōu)勢(shì)，在涂料、膠粘劑、電子電器材料以及復(fù)合材料等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。但是，由于環(huán)氧樹(shù)脂存在質(zhì)脆的缺點(diǎn)，不能滿足在某些高技術(shù)領(lǐng)域的使用要求，其應(yīng)用在一定程度上受到了很大限制，因此環(huán)氧樹(shù)脂的增韌改性一直是環(huán)氧樹(shù)脂材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。雖然許多增韌改性方法提高了環(huán)氧樹(shù)脂的韌性，但是顯著降低了其強(qiáng)度、模量和耐熱性能，這也成為環(huán)氧樹(shù)脂增韌改性研究中最突出的問(wèn)題。本文針對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂增韌改性造成強(qiáng)度、模量和耐熱性能顯著下降的問(wèn)題，在綜述國(guó)內(nèi)外環(huán)氧樹(shù)脂增韌改性方法的基礎(chǔ)上，采用聚氨酯預(yù)聚體對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行增韌改性。為了獲得聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂固

6、化體系的最佳固化工藝，通過(guò)非等溫DSC分析測(cè)試方法對(duì)聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂固化體系的固化行為進(jìn)行研究，確定了固化工藝溫度，采用Kissinger、Ozawa以及Crane方法求得表觀活化能Eα等動(dòng)力學(xué)參數(shù)。利用Friedman等轉(zhuǎn)化率方法證明了聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂自催化的固化反應(yīng)類型，借助傅里葉變換紅外光譜(FTIR)分析方法對(duì)聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂固化反應(yīng)過(guò)程發(fā)生的化學(xué)結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行了表征。討論了聚氨酯含量對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂力學(xué)性能的影響，研究結(jié)果表明，當(dāng)聚氨酯含量為10phr時(shí)，改性環(huán)氧樹(shù)脂的增韌效果最佳，斷裂伸長(zhǎng)率和斷裂能相對(duì)于純環(huán)氧樹(shù)脂分別提高了45.22%和75.13%

7、，拉伸與彎曲強(qiáng)度相對(duì)于純環(huán)氧樹(shù)脂分別提高了23.70%與24.50%，拉伸與彎曲模量基本保持不變，顯微維氏硬度隨聚氨酯含量的增加略有下降。借助掃描電子顯微鏡(SEM)分析拉伸斷面微觀形貌與力學(xué)性能之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)純環(huán)氧樹(shù)脂發(fā)生了脆性斷裂，而聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂則發(fā)生了韌性斷裂，這主要?dú)w因于聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂固化體系形成了互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(IPN)，在外力作用下發(fā)生了塑性變形以及微裂紋的偏轉(zhuǎn)和支化。通過(guò)熱失重法(TG)考察了聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂固化體系的熱穩(wěn)定性能，研究結(jié)果表明，純環(huán)氧樹(shù)脂、PU5-EP95、PU10-EP90、PU15-EP85、PU20-EP8

8、0固化體系的初始熱分解溫度(ToC、3