生物质增强环氧树脂及其固化动力学研究

发布时间：2020-10-14 00:18

　　 随着近几十年以来社会的飞速发展与进步,各类资源、能源经过不断开采而逐渐枯竭,环境和生态平衡也因为人类活动被破坏,在此背景下,绿色、节能、环保逐渐成为化学研究中的热点,生物质材料因为具有成本低廉、可降解、无污染等优势得到了广大研究者的青睐。环氧树脂在生产生活中拥有极为广泛的应用,但其质脆、韧性较差的缺点限制了它的使用范围,增强环氧树脂也一直是研究的热点。本文采用经过预处理的生物质材料儿茶(AC)和核桃壳粉末(WSP)增强环氧树脂(E51),使用4,4二氨基二苯甲烷(DDM)做固化剂,采用机械搅拌、超声处理将生物质材料与树脂基体完全混合均匀,然后加入DDM并混合均匀后进行固化,制备生物质增强环氧树脂材料。采用DSC非等温法研究AC和WSP在不同添加量下的固化反应过程动力学并进行比较:采用外推法为各体系的固化温度提供范围,Kissinger法用于求取各体系固化反应过程中的活化能,FWO法研究不同转化率下活化能的变化,Málek法求取动力学方程;结果表明:添加生物质前后,环氧树脂的固化反应过程未发生明显改变,各个体系的活化能均处于48-53kJ/mol之间,SB(m,n)模型可以较好的模拟各个体系的非等温固化反应,外推法及实验经验确定固化工艺为80℃固化2h,135℃后固化3h。本文采用FT-IR、TG、DSC、DMA、万能材料力学测试机测试各组生物质增强环氧树脂材料的基团结构、热力学性能、力学性能。结果表明:(1)加入AC后材料的韧性有明显提升,当AC添加量为1wt%时,材料的韧性及抗冲击性能分别较纯环氧树脂提升94.20%,52.8%,拉伸、弯曲强度也略有提升,加入AC后材料热降解行为没有发生改变,热稳定性有所提高,T_g则存在小幅度的降低;(2)加入WSP后,材料的刚性有较为明显的提升,WSP的添加量为20wt%时,材料的E′较未添加时候提高44.45%,拉伸、弯曲模量也有小幅提升,添加WSP后材料的热稳定性及热降解行为基本没有改变,T_g基本保持不变;红外测试结果显示AC、WSP与树脂基体之间均形成氢键连接。
【学位单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TQ323.5
【部分图文】：

半聚合、低聚物，由于在其合成生产过程中此其一般作为混合物存在，可通过蒸馏等方整的结构会导致环氧树脂的结晶度有所提升脂应用过程中需要特别注意的一个重要标准的摩尔数，计算方法为材料中环氧基团物质。环氧树脂的环氧值常用来计算固化剂的用量化剂来固化环氧树脂以获得最佳的物理性能脂也经常与增塑剂、添加剂、填料及不同等、最终性能或降低成本；使用共混物、填料ulating）过程是环氧树脂研究的一个热点[2-5]。类与固化剂氧树脂按照结构可以进行总结分类，不同种

第 1 章 绪论，以满足不同应用，因此环氧树脂基材料的应用非常广泛，包括涂料、胶黏剂材料等。一般而言，环氧树脂以其优异的附着力、良好的耐热性、化学耐性和电气绝缘性受到青睐。另外，环氧树脂的许多性质可以通过改性来增强或者改变可以通过银填充而得到导电环氧树脂，同样高绝热性和高导热性的环氧树脂也过不同改性来实现[8]。

图 1.4AC 的制作流程茶树的心木用水煮沸一段时间后，将水分蒸发即可得到其提取物 AC，AC 在有所应用，儿茶酚（catechol），儿茶素（catechin）、儿茶酚胺（catecholam就是从 AC 中提取出来而得名的，它们的化学结构见图 1.4。儿茶在传统医学多，包括抗菌、抗炎和抗真菌、凝血、驱虫、止泻、收敛等作用，并被用于、治疗肥胖症和糖尿病，维持口腔卫生等；此外，儿茶还应用于传统槟榔的效液相色谱-质谱联用测试 AC 的化学成分显示其主要成分为儿茶素类化合茶素、表儿茶酸等，它们属于没食子酸（多羟基苯甲酸）的衍生物与聚合物黄酮类化合物，包括黄酮醇苷、黄酮二聚体等。有研究表明，儿茶心木提取中儿茶素和表儿茶酸的含量合计可达到 90%[61]。OOHOHOHHOBOOHHOOHR2OHR16785234BA COHOHCatecholNH2Catecholamine
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本文编号：2839899