嵌段共聚物-環(huán)氧樹脂相結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、　　環(huán)氧樹脂是熱固性樹脂中很重要的一種,固化后的環(huán)氧樹脂呈三維網(wǎng)狀,具有良好的物理化學(xué)性能。環(huán)氧樹脂粘接性能優(yōu)異,對于非金屬、金屬粘接強(qiáng)度高,同時(shí)具有較好的介電性能。由于固化后呈現(xiàn)三維網(wǎng)狀,具有收縮率小、硬度高的特點(diǎn)、特別是耐酸堿及對大部分溶劑穩(wěn)定。由于環(huán)氧樹脂具備上述的優(yōu)良性能(物理機(jī)械、電性能、粘接性能)的同時(shí),使用工藝靈活性多變,因此環(huán)氧樹脂在國民經(jīng)濟(jì)中得到廣泛的應(yīng)用。
　　由于環(huán)氧樹脂固化后交聯(lián)密度大導(dǎo)致內(nèi)應(yīng)力大,呈現(xiàn)高

2、脆性,因此如何提高環(huán)氧樹脂的韌性和改性其他性能一直是高性能樹脂材料研究的熱點(diǎn)。本論文主要利用聚酰亞胺嵌段有機(jī)硅共聚物( PI )和兩親性嵌段共聚物聚甲基丙烯酸甲酯嵌段聚苯乙烯(PMMA-b-PS)、聚苯乙烯嵌段聚己內(nèi)酯(PS-b-PCL)來改性環(huán)氧樹脂。PI同時(shí)含有有機(jī)硅鏈段與聚酰亞胺鏈段,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較高,同時(shí)有機(jī)硅鏈段有較好的柔韌性,加入環(huán)氧樹脂后能夠有效的提升環(huán)氧樹脂的耐熱性的同時(shí)對環(huán)氧樹脂進(jìn)行增韌。其次利用兩親性嵌段聚合物,在

3、選擇性溶劑中能夠進(jìn)行自組裝形成微結(jié)構(gòu)的特性,在環(huán)氧樹脂通過誘導(dǎo)相分離形成微結(jié)構(gòu)。
　　本論文分別制備了五個(gè)環(huán)氧樹脂體系,分別為DGEBA/Me-THPA(甲基四氫苯酐)/PI體系、DGEBA/Me-THPA/PMMA-b-PS體系、DGEBA/Me-THPA/PS-b-PCL體系、DGEBA/Me-THPA/PMMA-b-PS/PI體系、DGEBA/Me-THPA/PS-b-PCL/PI體系。分別通過光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電子

4、顯微鏡(SEM)、差示掃描量熱(DSC)等方法對五個(gè)體系的相結(jié)構(gòu)和熱性能進(jìn)行了研究。
　　利用原子轉(zhuǎn)移自由基聚合方法(ATRP)以α-溴乙酸乙酯為引發(fā)劑,溴化亞銅和2, 2’-聯(lián)吡啶為催化劑,合成了鹵原子端基的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA-Br)預(yù)聚體(多分散系數(shù)小)。并以PMMA-Br為下一步反應(yīng)的大分子引發(fā)劑,引發(fā)苯乙烯聚合(催化體系同第一步),得到了多分散系數(shù)較小的聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚苯乙烯(PMMA-b-PSt)嵌段共

5、聚物。
　　以α-溴乙酸乙酯,首先合成了端基為鹵原子的大分子聚苯乙烯(PS-Br)預(yù)聚體。再以四氫鋁鋰為還原劑,還原聚苯乙烯(PS-Br)預(yù)聚體,反應(yīng)生成單羥基封端的聚苯乙烯(PS-OH)。以辛酸亞錫為催化劑,單羥基封端的聚苯乙烯(PS-OH)為引發(fā)劑,引發(fā)己內(nèi)酯(ε-CL)開環(huán)聚合(ROP)得到PS-b-PCL。
　　通過紅外分光光度計(jì)(FT-IR)、核磁共振譜(1HNMR)、以及凝膠滲透色譜(GPC)對合成的兩種嵌段

6、共聚物的結(jié)構(gòu)和形態(tài)進(jìn)行表征。結(jié)果表明,成功的制備出了所需的兩親性嵌段共聚物PMMA-b-PS、PS-b-PCL。嵌段共聚物的多分散系數(shù)PDI、數(shù)均分子量Mn均得到了很好的控制。
　　利用光學(xué)顯微鏡和掃描電子顯微鏡觀察各個(gè)體系：DGEBA/Me-THPA(甲基四氫苯酐：固化劑)/PI體系、DGEBA/Me-THPA/PMMA-b-PS體系、DGEBA/Me-THPA/PS-b-PCL體系、DGEBA/Me-THPA/PMMA-b-

7、PS/PI體系、DGEBA/Me-THPA/PS-b-PCL/PI體系的相分離過程,及固化后樣品的斷面形貌。觀察結(jié)果表明,兩親性嵌段共聚物PMMA-b-PS、PS-b-PCL加入純環(huán)氧體系時(shí),體系發(fā)生微觀相分離,嵌段共聚物在體系中形成納米結(jié)構(gòu)。加入混有PI的環(huán)氧體系時(shí),PMMA-b-PS、PS-b-PCL二者都能夠明顯改變體系的斷面形貌。固化后的樣品斷面由原來的魚鱗狀變?yōu)橛蟹较虻鸟薨櫊?斷面的紋理尺寸更小。
　　利用差示掃描量熱