双酚型活性酯的合成及应用研究

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活性酯是指在一分子中含有两个或两个以上具有较高活性的酯基的芳香酯化合物,可与环氧树脂发生反应。与传统的多胺类固化剂相比,活性酯在促进剂的作用下与环氧树脂反应后体系不会生成强极性的羟基,因而不会导致制备的材料在介电常数(Dk)和介电损耗(Df)方面的恶化。本论文研究了双酚型活性酯的合成条件,表征了活性酯的结构和热性能;探讨了活性酯与双环戊二烯环氧树脂(DCPD环氧树脂)复合物的固化工艺和固化动力学;以及对活性酯/DCPD环氧树脂复合物的应用进行初步探讨。主要内容为以下几个方面:1、对合成双酚型活性酯的主要影响因素进行优化,筛选出合成活性酯的最佳条件为:在20℃恒温、氮气保护下,将双酚A加入吡啶中溶解;TPC和IPC按照物质的量之比为1:1称取样品,用DCM溶解,在相同时间内滴入反应体系。反应4 h后按摩尔比加入封端剂,反应5 h后结束反应。有机相倒入去离子水中,用甲酸调节pH≈5,洗涤4次,静止分离出有机相,常压蒸出DCM,析出的树脂用乙醇洗涤抽取,在100℃条件下干燥6 h。得到白色双酚型活性酯。2、通过红外光谱分析可知,分别由苯酚、对甲酚、β-萘酚三种封端剂封端的活性酯在3460 cm-1处的羟基伸缩振动峰消失,说明合成工艺能达到封端效果。通过氢核磁共振分析可知,三种活性酯按实际投料比进行反应,达到合成目的。DSC测试显示,三种活性酯均未出现结晶吸收峰;TG测试显示,三种活性酯的残炭率都在28.0%左右,热稳定性良好。3、通过非等温DSC法初步研究了三种双酚型活性酯/DCPD环氧树脂复合物的固化工艺。由得到的参数通过Kissinger、Ozawa和Crane公式计算出表观活化能、反应级数、指前因子等,求得反应的固化动力学方程,为下一步的初步应用提供理论基础。4、分别由三种双酚型活性酯/DCPD环氧树脂复合物制备出树脂片、层样板样品。对树脂片及层压板进行了Dk、Df、热稳定性测试。结果表明,树脂片的介电性能比层压板优异;两者在600℃的残炭率都在28.5%以上,热稳定性好。5、考虑到实际应用,采用多胺固化剂制备层压板,样品的Dk和Df分别为3.42、0.0203,与活性酯制备的层压板的介电性能相比,多胺型层压板的Dk、Df较大。此外,对活性酯层压板分别进行表面电阻率、体积电阻率、击穿电压、弯曲强度、冲击强度等测试,结果表明活性酯层压板的电学性能和力学性能良好。
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