液晶环氧树脂的合成与固化行为研究

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1、浙江大学博士学位论文液晶环氧树脂的合成与固化行为研究姓名：蔡智奇申请学位级别：博士专业：化学工程指导教师：孙建中20070401摘要液晶环氧树脂的合成、固化和性能研究是当今聚合物科学界的研究热点之一。本文在文献综述的基础上，合成了两种液晶环氧树脂(比E)，4，4’一二羟基联苯二缩水甘油醚(DGEBP)和4,4'-双降羟基苯甲氧基)-3，3’，5，5’．四甲基联苯二缩水甘油醚(DGE．BHB"曲P)，并分别用傅立叶变换红终分析仪(FTIR)、核磁共振仪(NMR)、气相．质谱联用仪(GC．MS)和元素分析仪(EA)等仪器对其结构进行表征，用差示量热仪(DS

2、C)和带加热台的偏光显微镜(PLM)对其相行为进行研究。实验发现，合成得到联苯型环氧树脂DGEBP，存在两种对映体异构，其对映体比例为2．8l：97，19。合成得到的联苯和芳香酯复合型LCE，DGE-BHBTMBP，在降温过程中出现单转变液晶，用PLM观察到有多介晶相态。DGEBP用两种芳香二胺固化剂固化研究表明，在固化过程中出现了液晶相。对其得到的不同固化产物热性能分析表明，用二氨基二苯基砜(DDs)固化DGEBP可得到耐热性能比较优异的热固性材料．DGE—BHBTMBP分别用DDS和4,4'-双(氨基苯氧基)--苯砜(BAPS)作固化剂研究了其等温

3、和动态固化过程。DGE-BHBTMBP／DDS体系等温固化时用PLM观察到蓝相粒状小板块向列型液晶织构出现。DGE．BHBTMBP／BAPS体系等温固化时用PLM观察到类似铁电性液晶织构出现。用改进的等转化率(～CM)研究了两种LCE与芳香二胺固化动力学历程。用AICM计算有效活化能可知，对DGE．BHBTMBP／DDS体系，固化反应最高活化能尾，一=132／or／tool，平均活化能为眨．唧=82．08k．／／tool·对DGE-BHBTMBP／BAPS体系，固化反应最高活化能吃一=100kJ／too／，平均活化能为见．Ⅷ=58．08kJ／mol，进

4、一步说明BApS与DGBBHBlMBP固化更容易进行。研究不同有机化蒙脱土(MMT)含量的DGE．BHBTMBP／DDs／MMT复合材料的固化行为，分析其产物玻璃化转变的影响因素。结果表明MMT含量越高，固化放热峰值温度越往低温方向移动，其固化反应焓也相应减少，这是因为MMT表面的叔胺基能有效催化环氧．胺固化反应所致。关键字：液晶环氧树脂合成表征动态固化等温固化等转化方法固化动力学AbstractEpoxyresinsa托widelyappliedasengineeringthermosetsfortheirmanydesirablepropertie

5、s．Liquid-crystallineepoxyresins(LCERs)thatcontainrigid-rodmesogenicunitsintheirbackbonehavebeenextensivelystudiedfordecades．TwonovelLCERs，diglycidyletherof4A’-bisphenylol(DGEBP)anddiglycidyletherof4,4'-bis(4-hydroxybenzoyloxy)-3，3’，5，5’-tetramethylbiphenyl(DGE—BHBTMBP)，weresynth

6、esizedbasedontherecentliteratures．Theirspectroscopicstructure，thermalproperties，andphasestmctrurewereinvestigatedbyFTIILNM＆GC-MS，elememanalysis(EA)，differentialscanningcalorimetry(DSC)andpolarizedlightmicroscopy(PLM)，respectively．Twoenanti-isomersofDGEBPwerefoundbyGC．MSwiththera

7、tioof2．8l：97．19．ThemonotropicandpolymesomorphousstructureofDGBBHBTMBPwasobservedbyDSCandPLM．CurebehaviorsandthermalpropertiesofDGEBP／diaminodiphenylsulfone(DDS)andDGEBP／biphenyldiamine(BPDA)systemswerestudiedandcomparedeachotherbymeansofDSCandPLM．Forbothsystems，themesogemcphasea

8、ppearedduringthecuringprocesses．Itcanbealsolear