新型含溴含氟二元胺固化剂的合成及含磷环氧树脂的制备及应用

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环氧树脂以其杰出的粘结、力学以及绝缘等性能被广泛应用人们的日常生活和生产中。但是随着科技的不断发展,人们对材料性能的要求越来越严格,使得环氧树脂本身的缺点就显示出来了,其主要体现在材料的阻燃性能、耐水性以及表面性能较差等方面,从而限制了它更进一步的发展。本文首先合成一种双功能二元胺固化剂,并利用其对环氧树脂进行交联固化反应,并研究固化产物的性能。除此之外,合成一种含磷环氧树脂,并对其固化物进行性能研究分析。(1)以四溴双酚A和5-硝基邻氯三氟甲苯为原料,合成一种新型含溴含氟二元胺固化剂1,4-二[(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)-3,5-二溴苯基]丙烷(BAFBP)。通过FTIR、1H NMR、19F NMR等对其结构进行了研究,结果表明,合成的产物在分子结构上与设计的目标产物一致。除此之外,利用TG和DSC对该固化剂的热性能进行测试分析,得到它的初始分解温度为272℃,最大热分解温度为379℃,700℃时的残炭率为25.1%。(2)分别以DDM、MOCA和BAFBP为固化剂固化E44型环氧树脂,得到E44/DDM、E44/MOCA以及E44/BAFBP等不同体系的环氧树脂固化物。利用极限氧指数测试(LOI)、热失重分析(TG)、燃烧性能测试(MCC)、接触角测试以及吸水率测试等对得到的环氧树脂固化物的性能进行测试。结果表明:E44/BAFBP体系的热稳定性最差,但是其热释放速率和总的热释放量最低,燃烧后的残炭结构平整、致密且残炭率最高,所以相对具有最好的阻燃性能;E44/BAFBP体系相对于E44/DDM和E44/MOCA两个体系来说具有最低的吸水率为1.17%,表现出了较好的憎水性,同时E44/BAFBP体系接触角相对最大,表面能最低,具有最好的表面性能。(3)以10-(2,5-二羟基苯基)-9,10-二氢-9氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO-BQ)和环氧氯丙烷为原料合成一种含磷环氧树脂DBQEP,并对其进行交联固化反应。利用极限氧指数测试(LOI)、热失重分析(TG)、燃烧性能测试(MCC)、接触角测试以及吸水率测试等对该含磷环氧树脂固化物进行了性能的测试。结果表明:含磷环氧树脂相对于普通环氧树脂具有更优异的阻燃性能以及热稳定性能,显微镜照片可以看出含磷环氧树脂的残炭表面结构紧凑平整,对燃烧的树脂表面形成了非常好的保护。(4)分别以MOCA和BAFBP为固化剂对比研究了环氧树脂的固化动力学。利用动态扭振法得到环氧树脂的等温固化曲线。研究了添加固化促进剂对树脂材料固化速率的影响,以及计算两个体系的固化表观活化能Ea。结果表明:添加固化促进剂可以有效的提高环氧树脂的固化速率,且随着促进剂的添加量的增大材料的固化速率也不断增大;以MOCA固化和BAFBP固化的反应活化能的计算结果可知,E44/BAFBP体系固化反应的表观活化能为44.6kJ/mol要低于E44/MOCA体系的54.6kJ/mol。
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