联苯芳香酯类液晶环氧树脂的合成与应用研究

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液晶环氧树脂由于其优异的热和取向稳定性、低的固化收缩率和介电常数等特点,其合成与应用研究成为先进聚合物领域的研究热点之一。本论文采用两种方法合成了一系列联苯芳香酯型液晶环氧齐聚物。其中一步法是首先合成二对羟基苯甲酸-3,3’,5,5’-四甲基联苯-4,4’-二酯,然后通过调整环氧氯丙烷与二对羟基苯甲酸-3,3’,5,5’-四甲基联苯-4,4’-二酯的配比,得到液晶环氧齐聚物;二步法则先合成二(4-(2,3-环氧丙氧基)苯甲酸)-3,3’,5,5’-四甲基联苯-4,4’-二酯(DGE-TMBPBHB),再使其与二对羟基苯甲酸-3,3’,5,5’-四甲基联苯-4,4’-二酯反应得到液晶环氧齐聚物。通过红外、核磁、环氧值和凝胶渗透色谱(GPC)确证了液晶环氧齐聚物的结构。利用微分扫描量热法(DSC)和平板流变仪考察了DGE-TMBPBHB改性普通双酚A环氧树脂的固化体系的化学流变性能。动态DSC发现,DGE-TMBPBHB的加入使体系活化能在固化反应初期有较大幅度的降低,使能参与反应的活性位点数减少,仅限于在低聚物的定向排列方向发生反应,即反应初期扩散效应就开始发挥重要作用;利用恒温DSC建立起了等温固化动力学模型,结果表明该体系具有自催化的特征;通过恒温流变数据构建了TTT(phase-time-temperature-transformation)图,并从流变学角度解释了缺口冲击强度在DGE-TMBPBHB摩尔比为2%时达最大值的原因。利用DGE-TMBPBHB改性玻纤增强尼龙66,考察了DGE-TMBPBHB的浓度对改性体系的热性能和机械性能的影响。热重(TGA)分析发现,改性体系中DGE-TMBPBHB质量分数为7%时,起始分解温度增加了近10℃,耐热性能得到提高;DSC表明熔点降低了20℃,改善尼龙66的加工性能。弯曲实验结果表明,由于DGE-TMBPBHB和基体玻纤增强尼龙66的相容性较差,改性体系的弯曲性能变差。
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