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随着生物基高分子材料研究的迅猛发展,生物基热固性树脂作为一种重要的生物基高分子材料成为研究的热点。通过合理的生物基平台化合物的选择、分子结构设计和调控,制备出高性能化、功能化和适用化的生物基热固性化合物符合未来社会可持续发展的理念。本研究以可再生的天然生物质资源月桂烯及其衍生物为主要原料,利用其结构中的共轭双键、羟基等活性基团,经过Diels-Alder反应、酯化反应、Michael加成反应等化学改性手段,制备出一系列月桂烯基环氧树脂、环氧固化剂以及乙烯基酯树脂;并利用天然油脂,例如蓖麻油、桐油、环氧脂肪酸甲酯等生物质原料对其进行改性,制备出反应活性高、刚柔性相结合、综合性能优良的环氧树脂、乙烯基酯树脂共聚物,并对它们的结构和性能之间的关系进行了探讨。本研究为月桂烯以及植物油脂资源在生物基环氧树脂以及乙烯基酯树脂领域的研究和应用提供了一条途径。具体研究内容包含以下五个部分:1.以月桂烯为原料,与马来酸酐发生D-A加成反应,合成了一种月桂烯马来酸酐加成物(MMY),并用其固化环氧树脂E51。得到的材料强度和模量较高,但冲击性能较差。因此,引入柔性的长链来增加其韧性,制备了一种蓖麻油酸改性的月桂烯基环氧固化剂(CMMY)。由CMMY单独固化的环氧树脂具有较高的断裂伸长率,但是固化物强度较低。因此,将MMY和CMMY以不同的质量比混合固化环氧树脂,制备一系列环氧树脂固化物,以期得到综合性能优异的材料。用红外、核磁对制备的两种固化剂进行结构表征,并用万能试验机、冲击性能测试仪、动态力学热分析(DMA)、差示扫面量热分析(DSC)、热重分析(TG)等测试了固化物的各项性能。结果表明,当MMY/CMMY质量比为25/75时,固化物综合性能较佳,拉伸强度、冲击强度、断裂伸长率、玻璃化转变温度、初始分解温度分别为11.11 MPa,62.51 MPa,259.43%、45.09℃、373.90℃。2.向月桂烯马来酸酐加成物中引入有机膦(DOPO)制备了一种酸酐类含磷阻燃固化剂(MMDOPO)。单独使用它固化环`氧树脂E-51时,由于大量脂肪环和磷杂菲环结构的存在,所得固化物材料脆性很大。因此以蓖麻油酸为原料与环氧氯丙烷、磷酸二丁酯、马来酸酐经环氧化反应、酯化反应制备了另一种蓖麻油酸基含磷阻燃环氧固化剂(MAPDGR)。因为MAPDGR中长脂肪链和大量酯基的存在,单独用它固化环氧树脂所得固化材料交联密度较低,因此玻璃化转变温度和强度较低,但是韧性较好。因此将MMDOPO、MAPDGR以不同质量比混合,共同固化环氧树脂E-51。用红外、核磁对两种含磷固化剂进行结构表征,并测试固化物的各项性能。结果表明,当MMDOPO/MAPDGR比例为25/75时,固化物拉伸强度适中,断裂伸长率较高,分别为9.95 MPa和160.8%,随MMDOPO/MAPDGR比例不同,固化物的玻璃化转变温度从13.41℃升高到100.26℃,极限氧指数提高到24.5。3.月桂烯马来酸酐加成物与环氧氯丙烷反应,合成了一种月桂烯基环氧树脂(EMMY)。分别用三种不同的固化剂甲基纳迪克酸酐(MNA)、二乙烯三胺(DEA)、KH792固化EMMY,测试固化物各项性能。并探讨利甲基纳迪克酸酐和二乙烯三胺两种固化剂固化月桂烯环氧树脂的固化动力学,同时探讨硅氧烷基团引入固化物对其各项性能的影响。结果表明,EMMY/MNA固化物是刚性和强度较大的刚性材料,拉伸强度和断裂伸长率分别为39.31 MPa和4.24%;EMMY/DEA为强度适中的韧性材料,拉伸强度和断裂伸长率分别为16.27MPa和51.80%。EMMY/KH792可以在湿气环境中固化,并且残炭率为16.40%,高于EMMY/MNA和MMY/DEA固化体系(分别为11.56%和5.94%)。EMMY/MNA、EMMY/DEA、EMMY/KH792三种固化物的玻璃化转变温度分别为67.67℃、64.42℃、69.15℃。4.利用环氧脂肪酸甲酯的环氧开环自聚反应制备了多聚脂肪酸,再与环氧氯丙烷反应合成多聚酸环氧EPFA。因长链脂肪酸、醚键结构的存在,且环氧值相对较低,所制备的环氧树脂固化后韧性较好,由于交联密度低,所以固化物强度较差。将EPFA与第三部分研究内容中制备的月桂烯基环氧树脂EMMY以不同比例混合制备两种环氧树脂的共聚物,来改善月桂烯基环氧树脂的韧性,从而制备出刚柔结构相结合的环氧固化材料,并探讨环氧树脂固化物结构和性能之间的构效关系。FTIR和~1HNMR结果表明EPFA结构已经合成。性能测试分析结果表明随EMMY含量增加,固化物玻璃化转变温度从17.12℃升高到73.29℃,拉伸强度从0.85 MPa升高到39.31 MPa。当EMMY含量为50~75 wt%时,固化物玻璃化转变温度、拉伸强度、断裂伸长率分别介于53.97~63.38℃、9.57~15.96 Mpa、32.3~161.47%。5.以月桂烯为原料制备了一种可UV固化的月桂烯基乙烯基酯单体ADMM,由于其结构中含有大量脂肪环,并且交联密度较高,所以制得的UV固化物虽然强度较高,但是韧性较差。因此又以桐油为原料制备了另一种可UV固化的新型乙烯基酯树脂TOA-GMA,由于桐油乙烯基单体结构中含有大量的脂肪链结构,其固化物为韧性材料。将这两种单体以不同质量比混合,改善月桂烯基乙烯基树脂的韧性,制备刚性和柔性相结合的交联共聚物。并研究树脂单体的UV固化行为,讨论交联共聚物结构与性能的构效关系。结果表明,所有比例共聚物的最终双键转化率都达到90%以上,热稳定性分析表明所有共聚物初始分解温度都在388℃以上,力学性能测试表明,随着ADMM含量增,固化物拉伸强度和模量呈现逐渐增加趋势,弯曲模量和断裂伸长率呈现先增大后减小趋势。加当ADMM含量在60%~70%时,共聚物的拉伸强度和断裂伸长率分别介于28.4~33.9MPa和10.9%~8.1%。