自增强氰酸酯材料的制备与性能研究
发布时间：2021-09-16 22:38
热固性树脂作为一种适应性很强的材料,从可再生能源领域的风力涡轮叶片到航空航天高强度复杂的结构部件,目前在许多工程化领域处于研究的前沿位置。作为热固性树脂的代表之一,双酚A氰酸酯（BisphenolA dicyanate,BADCy）树脂由于具备更加优异的综合性能,使其作为继环氧树脂（Epoxy resin,EP）、双马来酰亚胺（Bismaleimide,BMI）树脂之后发展而起的新型高性能热固性树脂。由于氰酸酯树脂具有较好的力学性能、易加工、低吸湿率、低收缩率和良好的介电性能等特点,还被广泛地用作碳纤维增强树脂基复合材料的基体。然而,同其他热固性树脂一样,氰酸酯树脂作为材料使用时也存在不可避免的缺点,即固化反应形成的三维交联网络结构错综复杂以及交联密度较高导致材料的强度和韧性较理论上降低,宏观表现为材料变脆,这严重限制了其在一些特定领域范围的使用。本文结合纳米复合材料的优势以及热塑性自增强复合材料的概念,提出针对于热固性树脂改性的新思路,即自增强氰酸酯材料,实现氰酸酯树脂固化过程中微观结构的调控与宏观性能的统一。1.利用沉淀聚合法,以氰酸酯单体为原料,二甲苯为溶剂,在乙酰丙酮锌和壬基酚...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：113 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２乙烯基（Ａ２）－二乙烯基（Ａ４）系统链状共聚过程的交联网络生长??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｎｅｔｗｏｒｋ?ｇｒｏｗｔｈ?ｄｕｒｉｎｇ?ｔｈｅ?ｃｈａｉｎｗｉｓｅ?ｃｏｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ?ｏｆ?ａ?ｖｉｎｙｌ??－
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?北京化工大学硕士学位论文???：！?１ｄ??Ｖ?ａ?／??Ｙ?Ｉ??图１－６三官能单体（Ａ３）与双官能单体（Ｂ２）反应形成的凝胶结构的部分??示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１－６?Ｐａｒｔ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｇｅｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｆｏｒｍｅｄ?ｂｙ?ｒｅａｃｔｉｎｇ?ａ?ｔｒｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ?ｍｏｎｏｍｅｒ??（Ａ３）?ｗｉｔｈ?ａ?ｂｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ?ｍｏｎｏｍｅｒ?（Ｂ２）．??在图１－６中，ｂ，?Ｃ，（１和６是分支单元，但只有ｂ，ｃ和ｄ是交联键，连接到??ｅ的有限链称为侧链。??交联密度是一个非常重要的结构参数，它直接关系到橡胶态网络结构的弹性??模量。位于两个交叉链之间的链称为弹性活动网络链（ＥＡＮＣ）。在图１－６中，位??于ｂ和ｃ之间的链是ＥＡＮＣ，而在ｂ和ｄ之间存在另一个带有侧链的ＥＡＮＣ。对??于三官能团单体，ＥＡＮＣ的三个末端与一个交联网络相关，即ＥＡＮＣ密度是交??联密度的３／２?（每个ＥＡＮＣ都有两个末端）。??如果Ａ３单体可能通过其自身的结构生成其他弹性链，则情况可能会有所不??同，如图１－７所示。当该单体成为交联键时，除了必须计算的３／２条弹性链外，??单体本身还贡献了另外三个弹性链。因此，在定义确定的化学系统要考虑的弹性??链时，必须非常谨慎，这对于产生短弹性链的热固性聚合物特别重要。??ｔ??人??图１－７具有能够激活内部弹性链结构的三官能单体??Ｆｉｇｕｒｅ?１－７?Ｔｒｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ?ｍｏｎｏｍｅｒ?ｗｉｔｈ?ａ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｃａｐａｂｌｅ?ｏｆ?ａｃｔｉｖａｔｉｎｇ?ｉｎｔｅｒｎａｌ??１０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]氰酸酯树脂的改性与固化特性的热分析[J]. 乔海涛,包建文,钟翔宇,张连旺,宋江鹏. 航空材料学报. 2019(06)
[2]有机硅共混改性双酚A环氧树脂研究[J]. 林新冠,周冰,王成骏. 广州化工. 2019(17)
[3]碳纤维复合材料的应用现状与发展趋势[J]. 樊星. 化学工业. 2019(04)
[4]不同纳米核壳粒子增韧环氧树脂体系的性能及机理研究[J]. 王婧,薛忠民,李刚,杨小平. 玻璃钢/复合材料. 2018(07)
[5]树脂基复合材料帽型加筋构件固化过程压力在线监测研究[J]. 邓帆,湛利华,邹靖. 玻璃钢/复合材料. 2018(07)
[6]复合材料真空袋成型加压点的光纤光栅监测及优化[J]. 卢少微,马克明,熊需海,王晓强,贾彩霞. 中国激光. 2014(08)
[7]微层PP/（PP+EVOH）复合材料的结构与阻隔性能[J]. 李长金,焦志伟,王乾,杨卫民. 工程塑料应用. 2013(10)
[8]凝胶纺丝法制备超高分子量聚乙烯纤维延伸性能的研究[J]. 刘海,周玉惠,胡晓方,孙艳斌,伍冬瑞,叶正涛. 胶体与聚合物. 2008(01)
[9]用电阻应变片监测胶层固化过程的方法[J]. 郑小玲,余海洲,游敏,杨德蓉. 机电产品开发与创新. 2005(04)
[10]苯并噁嗪及其碳纤维复合材料固化动力学研究[J]. 信春玲,余鼎声,杨小平. 热固性树脂. 2005(03)
本文编号：3397411
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：113 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２乙烯基（Ａ２）－二乙烯基（Ａ４）系统链状共聚过程的交联网络生长??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｎｅｔｗｏｒｋ?ｇｒｏｗｔｈ?ｄｕｒｉｎｇ?ｔｈｅ?ｃｈａｉｎｗｉｓｅ?ｃｏｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ?ｏｆ?ａ?ｖｉｎｙｌ??－
?北京化工大学硕士学位论文???（ａ）?（ｂ）??ｌｉｑｕｉｄ?Ｉ?ｉ?ｓｏｌｉｄ?／?Ｓｏｌ?ｆｒａｃｔｉｏｎ?：??ｖ！?ｙ??ｍｏｄｕｌｕｓ?；?—??Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ?Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ??－＾ｇｅｌ??图１－４热固性聚合物的（ａ）剪切粘度、弹性模量和（ｂ）溶胶分数随反应??性基团的转化而变化??Ｆｉｇｕｒｅ?１－４?Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ?ｏｆ?（ａ）?ｚｅｒｏ－ｓｈｅａｒ?ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ?ａｎｄ?ｅｌａｓｔｉｃ?ｍｏｄｕｌｕｓ?（ｂ）?ｓｏｌ??ｆｒａｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｔｈｅｒｍｏｓｅｔｔｉｎｇ?ｐｏｌｙｍｅｒ?ａｓ?ａ?ｆｕｎｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ?ｏｆ?ｒｅａｃｔｉｖｅ?ｇｒｏｕｐｓ：．??对于转化率低于＾＾＾时，聚合物的平均摩尔质量显示出连续增加的趋势。摩??尔质量分布可以用数均摩尔质量Ｍｎ和重均摩尔质量Ｍｗ表征。Ｍｎ是根据每种物??质对整个体系中所占数量的贡献来定义的，用于定义该平均值的权重因子是摩尔??分数。Ｍｗ是根据每种物质对整体质量的贡献来定义的，因此质量分数在定义中??充当重量因子的作用。??当所有持续增长中的分子有一个质量达到非常大，以至于它将系统的每个边??界都相互连接在一起时，体系就会发生凝胶。描述这种转变的一个关键是，说明??凝胶化是由大分子在整个系统中的渗透作用所定义的（图１－１和图１－２中的箭头??表示结构一直延续到反应容器的边界）。??凝胶现象并不局限于热固性聚合物，它也可以是线性聚合物在一定温度下，??溶解在特定的溶剂中时，由结晶、离子相互作用、三螺旋结构等共同作用，促使??线性链发生物理交联，继而导致凝胶的形成，其特征是
?北京化工大学硕士学位论文???：！?１ｄ??Ｖ?ａ?／??Ｙ?Ｉ??图１－６三官能单体（Ａ３）与双官能单体（Ｂ２）反应形成的凝胶结构的部分??示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１－６?Ｐａｒｔ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｇｅｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｆｏｒｍｅｄ?ｂｙ?ｒｅａｃｔｉｎｇ?ａ?ｔｒｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ?ｍｏｎｏｍｅｒ??（Ａ３）?ｗｉｔｈ?ａ?ｂｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ?ｍｏｎｏｍｅｒ?（Ｂ２）．??在图１－６中，ｂ，?Ｃ，（１和６是分支单元，但只有ｂ，ｃ和ｄ是交联键，连接到??ｅ的有限链称为侧链。??交联密度是一个非常重要的结构参数，它直接关系到橡胶态网络结构的弹性??模量。位于两个交叉链之间的链称为弹性活动网络链（ＥＡＮＣ）。在图１－６中，位??于ｂ和ｃ之间的链是ＥＡＮＣ，而在ｂ和ｄ之间存在另一个带有侧链的ＥＡＮＣ。对??于三官能团单体，ＥＡＮＣ的三个末端与一个交联网络相关，即ＥＡＮＣ密度是交??联密度的３／２?（每个ＥＡＮＣ都有两个末端）。??如果Ａ３单体可能通过其自身的结构生成其他弹性链，则情况可能会有所不??同，如图１－７所示。当该单体成为交联键时，除了必须计算的３／２条弹性链外，??单体本身还贡献了另外三个弹性链。因此，在定义确定的化学系统要考虑的弹性??链时，必须非常谨慎，这对于产生短弹性链的热固性聚合物特别重要。??ｔ??人??图１－７具有能够激活内部弹性链结构的三官能单体??Ｆｉｇｕｒｅ?１－７?Ｔｒｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ?ｍｏｎｏｍｅｒ?ｗｉｔｈ?ａ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｃａｐａｂｌｅ?ｏｆ?ａｃｔｉｖａｔｉｎｇ?ｉｎｔｅｒｎａｌ??１０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]氰酸酯树脂的改性与固化特性的热分析[J]. 乔海涛,包建文,钟翔宇,张连旺,宋江鹏. 航空材料学报. 2019(06)
[2]有机硅共混改性双酚A环氧树脂研究[J]. 林新冠,周冰,王成骏. 广州化工. 2019(17)
[3]碳纤维复合材料的应用现状与发展趋势[J]. 樊星. 化学工业. 2019(04)
[4]不同纳米核壳粒子增韧环氧树脂体系的性能及机理研究[J]. 王婧,薛忠民,李刚,杨小平. 玻璃钢/复合材料. 2018(07)
[5]树脂基复合材料帽型加筋构件固化过程压力在线监测研究[J]. 邓帆,湛利华,邹靖. 玻璃钢/复合材料. 2018(07)
[6]复合材料真空袋成型加压点的光纤光栅监测及优化[J]. 卢少微,马克明,熊需海,王晓强,贾彩霞. 中国激光. 2014(08)
[7]微层PP/（PP+EVOH）复合材料的结构与阻隔性能[J]. 李长金,焦志伟,王乾,杨卫民. 工程塑料应用. 2013(10)
[8]凝胶纺丝法制备超高分子量聚乙烯纤维延伸性能的研究[J]. 刘海,周玉惠,胡晓方,孙艳斌,伍冬瑞,叶正涛. 胶体与聚合物. 2008(01)
[9]用电阻应变片监测胶层固化过程的方法[J]. 郑小玲,余海洲,游敏,杨德蓉. 机电产品开发与创新. 2005(04)
[10]苯并噁嗪及其碳纤维复合材料固化动力学研究[J]. 信春玲,余鼎声,杨小平. 热固性树脂. 2005(03)
本文编号：3397411
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