柔性侧链环氧树脂及其复合材料低温性能研究

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1、武汉理工大学硕士毕业论文摘要环氧树脂具有优良的力学、电绝缘及耐化学腐蚀性能，在低温工程中主要被用作纤维增强复合材料的基体，但由于环氧树脂的低温脆性阻碍了其在低温工程中的广泛应用。因此，提高韧性对环氧树脂在低温下的使用至关重要。本文采用在环氧树脂链上接枝低温下塑性运动很好的柔性聚醚侧链提高环氧树脂低温韧性的思路，达到提高环氧树脂低温韧性而尽量保持树脂固化物的强度和模量的目的。研究了聚醚柔性侧链环氧树脂的合成、固化物及以增韧改性环氧树脂为基体的复合材料的低温性能和柔性侧链对室温和低温下力学性能的影响，分析了柔性侧链环氧树脂固化物的网络结构，探讨了其低温动态热力曲线并用扫描电镜对断

2、口形貌进行了观察，揭示了柔性侧链环氧树脂的增韧机理，为环氧树脂的低温增韧改性提供了一种新的方法。以二乙二醇单丁醚和甲苯二异氰酸酯为原料，通过控制反应温度在20℃以下，合成了端异氰酸酯基聚醚(ITPs)；不同的质量(环氧树脂质量的5‰15％)的ITPs和双酚A型环氧树脂E一44反应合成了柔性侧链环氧树脂。红外和化学分析表明反应过程中环氧值没有变化，ITPs主要和环氧树脂中的羟基反应生成氨基甲酸酯键。对ITPs柔性侧链改性环氧树脂固化物的低温性能进行了研究，结果表明，ITPs含量为环氧树脂的10％时，．60。C下冲击韧性达到最高值18．72KJ／m2，比纯环氧树脂固化物提高51．

3、9％，而且弯曲强度和拉伸强度基本保持不变。通过冲击断面SEM和动态DMA分析对固化体系低温增韧机理进行了探讨研究，认为增韧机理是低温下主链运动被冻结，柔性侧链仍能发生塑性运动，柔性脂肪侧链穿插在环氧树脂主链的交联网络中，在材料受到冲击能量的时候，可以起到应力分散和承受应力的作用，从而提高体系的韧性。以增韧环氧树脂为基体制备的复合材料进行了实验，由于环氧树脂基体的韧性提高，复合材料在低温下的性能得到显著的提高。表明了柔性侧链改性环氧树脂基体是提高复合材料低温力学性能的一个有效途径。关键词：柔性侧链环氧树脂，低温韧性，增韧机理，聚合物复合材料武汉理工大学硕士毕业论文Abstrac

4、tEpoxyresinshavebeenincreasinglyemployedincryogenicengineeringtechnologiesasimpregnatingmaterialsormatricesforfiber-reinforcedcompositesbecauseoftheirhi曲strengthandstiffness，gooddielectricbehavior,resistancetochemicals，corrosion，lowshrinkageandgoodthermalcharacteristics．Epoxyresinsnormallyh

5、avepoorcrackresistanceatlowtemperature，whichmakesthemunsuitableformanycryogenicengineeringapplications．Thus，itisnecessarytoimprovethetoughnessandductilityofepoxyresins．Inthisthesis，theapproachtoimprovethetoughnessistosynthesizeEPwithlongpolyethersidechains，wherethesidechainsdon’tundergophas

6、e-seParationoncuringtheblends．Thesyntheticprocess，structureandpropertiesofEPwithsidechains，curingpropertiesandfatiguebehaviorofepoxyblendsandthenitsfibrereinforcedmaterialsatlowtemperaturearealsostudied．Thetougheningmicromechanismsatlowtemperatureresponsibleforthemarkedincreasesintoughnessa

7、risingfromthepresenceofflexiblesidechainarethenidentified．First，inadrynitrogenatmosphere，1moleTDIWasreactedwith1molediethyleneglycolmonoethyletherunder20"Cfor2h．Isocyanate-terminatedpolyethers(ITPs)issynthesizedandthentheepoxyresinandthenecessaryamountof