【摘 要】
：
多官能度环氧树脂固化物因其高的交联密度从而具有优良的机械强度和耐热性能,目前已被广泛应用于航空、航天等高技术领域。利用可再生资源制备多官能度环氧树脂是目前学术界及工业领域关注的重点。呋喃甲胺是重要的具有可持续性的芳香性化合物,利用其制备生物基环氧树脂,不仅可以保持固化物高性能的特征,还可以赋予固化物可持续性。基于此,本文通过分子设计合成一种含双呋喃结构的多官能度生物基环氧树脂,并采用呋喃基二胺作为
论文部分内容阅读
多官能度环氧树脂固化物因其高的交联密度从而具有优良的机械强度和耐热性能,目前已被广泛应用于航空、航天等高技术领域。利用可再生资源制备多官能度环氧树脂是目前学术界及工业领域关注的重点。呋喃甲胺是重要的具有可持续性的芳香性化合物,利用其制备生物基环氧树脂,不仅可以保持固化物高性能的特征,还可以赋予固化物可持续性。基于此,本文通过分子设计合成一种含双呋喃结构的多官能度生物基环氧树脂,并采用呋喃基二胺作为固化剂,构建全呋喃基环氧树脂固化体系,并系统研究不同固化剂对固化物性能及固化动力学的影响。首先,利用可再生资源呋喃甲胺,分别与丙酮、2-丁酮通过两步反应合成了2,2-双（5-氨甲基-2-呋喃基）丙烷（FDA）和2,2-双（5-氨甲基-2-呋喃基）丁烷（BDA）,并以FDA为原料合成含呋喃缩水甘油胺型多官能度环氧树脂（TEFDA）。利用红外光谱（FT-IR）、核磁共振波谱(~1H NMR、13C NMR)、高分辨质谱（HRMS）对产物结构进行表征。通过监测产物环氧值,研究反应过程中添加剂、原料摩尔比、氢氧化钠量、闭环时间及闭环温度对产物的影响,得到最优合成条件下,TEFDA的环氧值最高为0.8437 mol/100g,产率最高为93%。动态旋转流变仪研究TEFDA流变行为的结果表明:55℃时TEFDA黏度即降至1 Pa·s,表现出良好的加工性能。5℃下存放8个月的TEFDA环氧值基本不变,表明TEFDA具有一定的储存稳定性。其次,使用两种生物质二胺FDA和BDA对含呋喃环氧树脂TEFDA进行固化,制备得到四种全呋喃基多官能度环氧树脂固化体系为:T/F-0.8、T/F-1.0、T/F-1.2和T/B-1.0。对四种体系固化物的力学性能、热稳定性（TGA）、动态力学性能（DMA）、介电性能、吸水性能及耐酸碱介质性进行研究,研究结果表明:与T/B体系相比,T/F体系交联密度更高,综合性能更优。T/F体系固化物拉伸强度和弹性模量最高达107 MPa和1.2 GPa,断裂伸长率最高为15%,缺口冲击强度最高为3.5KJ/m~2。热稳定性研究结果表明:TEFDA体系固化物在800℃下残碳率最高为27.3%,失重5 wt%的温度(Td5%)最高为288℃。固化物Tg区间为105～123℃,储能模量（E’）最高达23.1 GPa。介电结果显示固化物具有较好的频率稳定性,介电损耗较低。此外固化物还具有较好的耐碱介质性以及低的吸水率。最后,采用非等温DSC热分析法,对全呋喃基环氧树脂体系:TEFDA/FDA和TEFDA/BDA体系进行固化动力学研究。经典模型拟合法中的经验模型法和Malek推断法研究TEFDA体系最适动力学模型的结果一致,即:Sestak-Berggren（S-B）自催化模型方程可以较好描述TEFDA的体系动力学过程。其中S-B自催化法得到的动力学方程比Malek推断法得到的动力学方程,对TEFDA体系有更好的模拟效果。以等活化能法的活化能值作为参照,三种等转化率法:Friedman-Reich-Levi（Friedman）,Flynn-Wall-Ozawa（F-W-O）和Starink中,Starink法适用于描述TEFDA体系活化能的变化,活化能范围为40～47 k J/mol。动力学研究结果表明:TEFDA固化体系受扩散控制较早,当反应程度α=0.2时,TEFDA/FDA体系处于玻璃态转变区,当α=0.65时体系反应速率达到最大值。
其他文献
配位键作用介导的超分子化学及功能材料,是纳米科学和生物医学领域的重要研究方向。通过配位键作用的介导,具有特定配位基团的有机配体与金属离子之间可形成配位组装体,此组装体兼具有机配体和金属离子的特征,常具有发光、微孔、磁性及抗肿瘤等优异特性。构建纳米级金属有机配位组装体及有效调控其微观形貌具有重要的研究价值;且由于配位相互作用（如Cu（Ⅱ）与硫脲基团）的高键合常数及pH响应性,有机配体与金属离子形成的
纳米粒子超晶格是指纳米粒子在范德华力、静电作用力、毛细力等相互作用下组装得到的周期性阵列结构,其性能不仅取决于纳米粒子各组分的性质,还取决于超晶格中纳米粒子的排列规整程度和空间排列方式。聚合物接枝金纳米粒子作为超晶格的组装基元之一,不同分子量的聚合物接枝于金纳米粒子表面不仅可以稳定粒子,还可以诱导其有序堆砌、调控粒子间距和空间结构,因此采用聚合物接枝金纳米粒子可有效调控超晶格的结构。然而,目前关于
全息高分子/液晶复合材料是一类结构功能一体化的高分子复合材料,不仅能够通过周期性的有序相分离结构存储光波的振幅、相位等全部信息,还可以通过引入的光响应性液晶等存储其他信息,在高端防伪、高密度数据存储等高新技术领域具有广阔的应用前景。然而,设计合成与全息复合材料体系相容的光响应性液晶是一大难题。本文设计合成了基于α-氰基二苯乙烯的光响应性液晶,然后与全息高分子/液晶复合材料集成,通过烯类单体的自由基
氢具有能量密度高、清洁等优势,因而成为一种有前途的替代能源。目前通过电解水或化石能源转化制氢的方式存在消耗化石能源和传统能源的问题。利用合适的光催化剂进行光催化分解水制氢因取之不尽的太阳能输入成为一种有潜力的制氢方法。聚合物光催化剂因其独特的优势成为光催化分解水制氢的有前途的材料。其中,共价三嗪框架（Covalent trazine frameworks,CTFs）具有光学带隙可调、含氮量高、热稳
壳聚糖材料,因其化学结构中含有羟基、氨基等亲水性基团,被广泛用于制备渗透汽化脱水膜。然而,壳聚糖的亲水性会使水分子在渗透汽化过程中穿插到壳聚糖链间,使其溶胀,失去分离选择性。前期已有研究者通过化学交联的方式构建壳聚糖交联网络,来克服溶胀现象,以期实现稳定的分离选择性。然而,传统化学交联法制备的壳聚糖膜通常具有一定的厚度,导致传质阻力大,渗透通量小,综合效益低。因此,本论文采用低温水相法和自组装法在
纳滤膜技术具有能耗低、效率高、操作简单等优点,广泛应用于染料脱盐和离子分离等领域。然而,纳滤膜面临渗透性和选择性彼此制衡的问题,难以同时获得高渗透性和高选择性,而且聚酰胺纳滤膜的酰胺结构容易被“活性氯”破坏,存在不耐氯的问题。文献报道大尺寸分子制备纳滤膜有利于提高膜的渗透性。乌洛托品尺寸大并具有刚性和叔胺结构,可增加膜的自由体积、提高膜的耐压性。本文以乌洛托品分子为底物,合成了季铵化乌洛托品分子,
作为一类复杂拓扑结构的共聚物,梳状嵌段共聚物通常具有分子量可调、结构可控等优点。通过改变嵌段共聚物主链长度、侧链长度和接枝密度等条件,梳状嵌段共聚物可以实现在多尺度下组装形貌的调控,在光子晶体、生物医药、能源催化等领域具有潜在应用。根据侧链与主链的连接方式,梳状嵌段共聚物可分为共价键型和非共价键型两类。共价键型主要是通过化学键将主、侧链进行连接,共价型侧链具有分子量高、稳定性好等特点。非共价键型侧
水凝胶是由亲水材料形成的三维网络材料,在生物、医药、环境、能源等领域具有广泛的应用前景。水凝胶可通过共价化学交联、非共价键物理交联或两者的结合制备。由于其开放的网络结构,在环境中长时间使用过程中,水凝胶内部水分蒸发可导致其功能的丧失从而影响其应用;另一方面,水凝胶材料由亲水材料构成,通常具有高的表面能,易于受到细菌等污染。近年来,针对水凝胶脱水以及易污染等问题,一些具有抗干、防污功能的水凝胶应运而
目前,大部分塑料来源于石油化工产业,具有产量高、平均使用寿命短且在自然环境中难以降解等特点。正因如此,全球废塑料累积量急剧增加造成了日益严重的“白色污染”问题。塑料中碳元素含量较高,将废旧塑料转化为高附加值的碳材料是一种新型的塑料回收再利用方式。将废旧聚酯转化为碳材料已经受到了广泛的关注,但以前的方法仍存在碳化温度较高、碳化反应不可控、碳产率和碳材料比表面积较低、催化剂难以回收以及所得碳材料光催化
作为现阶段社会的主要能源形式之一,电能在我们的生活中占据重要地位,不断扩大的储能市场要求我们开发出一种安全高效、价格低廉的新型电池。锂硫电池由于具有较高的理论比容量(1675 m Ah g–1)和比能量(2600 Wh kg–1)而受到青睐。然而,多硫化物（PSs）的“穿梭效应”等问题导致的活性物质损失和负极锂金属腐蚀,阻碍了锂硫电池的商业化进程。针对锂硫电池聚烯烃隔膜存在的缺陷和多硫化物穿梭等问