固化反应可控的氰酸酯树脂体系的研究

【摘要】氰酸酯(CE)树脂作为一种高性能热固性树脂基体的典型代表，是80年代开发的一类兼有结构和功能性的新型高性能热固性树脂。CE树脂特殊的结构和反应性，赋予其固化物一系列突出的优点，如优异的介电性能、低的介电常数(ε=2.6-3.2)和介电损耗值(tanδ=0.001-0.008)、高耐热性、低吸湿率等。但是CE树脂固化物存在脆性大、固化反应温度高的主要缺陷，限制了其在众多领域的应用。因此，对CE树脂的增韧改性及其工艺改善迫在眉睫。目前常用的CE增韧改性剂主要包括：热固性树脂、热塑性树脂、橡胶弹性体、无机纳米粒子、含不饱和双键的化合物等。微胶囊特殊的结构赋予其特殊的多功能性如增韧、反应控制等，近几年来其在树脂基复合材料中应用得到广泛的关注。基于目前高性能热固性CE树脂存在的缺点及微胶囊特殊的多功能性，本文通过合成一种新型的多功能微胶囊用于CE树脂的增韧改性并降低固化反应温度改善工艺，主要研究内容有：以尿素(U)和甲醛(F)作为壁材原料，通过原位聚合法合成聚脲甲醛(PUF)包覆二月桂酸二丁基锡(DBTDL)微胶囊(MCs)(PUF/DBTDLMCs)。在DBTDL存在的情况下，脲醛(U-F)树脂很容易聚合成PUF聚合物，并沉积在DBTDL液滴上，形成PUF/DBTDLMCs。PUF/DBTDLMCs热失重5wt%时热分解温度为245°C，在加热条件下，MCs可以缓慢释放出DBTDL。将上述合成的PUF/DBTDLMCs应用于双酚A型二异氰酸酯(BADCy)树脂，采用动态差示扫描(DSC)(5、10、15和20°C/min)分析了BADCy/MCs体系的固化动力学。通过FlynnWall-Ozawa法、Kissinger法、Crane法、Ozawa等转化率法和Coats-Redfern法得到动力学参数(活化能Ea、指前因子A和反应级数n)。在加热条件下MCs可释放DBTDL至BADCy中，增加了BADCy树脂的反应活性，降低了反应温度。与添加未包覆DBTDL的BADCy体系相比，BADCy/PUF/DBTDLMCs有着更低的反应活化能、指前因子和反应速率常数。BADCy/MCs的反应级数与BADCy/DBTDL的反应级数接近。BADCy/MCs的反应机理为机理是二维成核(A2)机理。将PUF/DBTDLMCs加入BADCy中制备新型的低温固化高性能BADCy/MCs体系。研究了PUF/DBTDLMCs对BADCy的反应性的影响。详细讨论BADCy/MCs体系的力学性能、热性能、吸水率和介电性能。结果表明，通过改变PUF/DBTDLMCs的含量可以有效调节聚合温度。当PUF/DBTDLMCs含量为0.125wt%时，低温固化的BADCy/MCs体系显示出优异的力学性能、热稳定性、低的吸水率和低的介电性能。
【作者】陈凤；
【导师】梁国正；
【作者基本信息】苏州大学，材料学，2014，硕士
【关键词】氰酸酯树脂；聚脲甲醛包覆二月桂酸二丁基锡微胶囊；可控反应；低温固化；结构与性能；

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