摘 要摘 要环氧树脂作为一种重要的热固性树脂材料，具有许多优异的化学和机械性 能，在电子、汽车和航天航空等工业得到广泛的 应用。 但由于其交联密度较高，使得固化后环氧树脂的冲击韧性较低。 多年来， 环氧树脂的改性一直是科研工作者所密切关注的一个研究热点。本文利用分子量为1 0 0 0 , 2 0 0 0 , 4 0 0 0 的端羚基聚醚 ( P P G )与2 , 4 一 甲苯二异 氰酸醋 ( T D I )反应制备聚氨醋预聚体，然而以2 一 甲基咪哩进行封端反应，合成了一系列含有不同长度柔性链的环氧树脂活性改性剂，扩链脉M 工 T U 。通过D S C,D M A 、冲击实验及S E M 等测试手段对E - 5 1 / D D S / M I T U 固化体系的反应活性、动态力学行为、冲击强度和断裂面形态结构等进行了系统的研究。D S C 研究结果表明， M I T U 对E - 5 1 / D D S 环氧树脂固 化体系能 起到一定的 促进作用， 改性体系的固化峰顶 温度较于之未改性体系降低8 0 9 0 0C， 表观活化能也有较大的降低， 反应活性的提高来源于改性剂M I T U 中咪哇基团和脉基的协同作用。 由于改性剂M I T U 中含有柔,胜链段， 能够在固化反应过程中， 使环氧树脂固化体系形成紧密疏松并存的两相体系，从而达到增韧固化体系的目的。D M A 和冲击实验结果显示，改性体系的模量和玻璃化温度较空白 体系有所降低， 而冲击强度则提高了2 -3 倍。 另外， 通过S E M 对固化体系断裂面的微观形态的观测发现，改性体系具有明显的微相分离结构，断裂面呈现出一定的韧性特征。关键词: 环氧树脂、扩链脉、反应活性、动态力学行为、增韧Ab s t r a c tAb s t r a c tE p o x y r e s i n i s w i d e l y u s e d i n t h e f i e l d s o f e l e c t r o n i c , a u t o m o b i l e a n da e r o s p a c e i n d u s t r i e s , d u e t o i t s e x c e l l e n t m e c h a n i c a l a n d c h e m i c a l p r o p e r t i e s . H o w e v e r , t h e i n h e r e n t b r it t le n e s s o f t h e t h e r m o s e t r e s u l t e d f r o m t h e h i g hc r o s s l i n k i n g d e n s i t y r e s t r i c t s i t s u s e i n s t r u c t u r a l a p p l i c a t i o n s . E p o x y m o d i f i c a t i o nh a s b e e n a t t r a c t i n g t h e a tt e n t i o n o f m a n y r e s e a r c h e r s i n t h e p a s t s e v e r a l d e c a d e s .I n t h i s p a p e r , m e t h y l i m i d a z o l e - t e r m i n a t e d c h a i n - e x t e n d e d u r e a ( MI T U ) c o n t a i n in g p o l y p r o p y l e n e o x i d e s p a c e r w a s s y n t h e s i z e d a n d e m p l o y e d t o m o d i f y e p o x i e s c o m p o s e d o f a d i g l y c i d y l e t h e r o f b i s p h e n o l - A ( E - 5 1 ) a n d 2 - ( p h e n y l s u l f o n y l ) a n i l i n e ( D D S ) . T h e c u r i n g b e h a v i o r , v i s c o e l a s t i c p r o p e r ty ,i m p a c t r e s p o n s e a n d m o r p h o l o g y o f t h e c u r in g s y s t e m s w e r e s y s t e m a t i c a l l yi n v e s t i g a t e d .D i ff e r e n t i a l s c a n n i n g c a l o r i m e t e r ( D S C ) a n a l y s i s r e v e a l s t h a t t h e c u r i n gr e a c t i v i t y o f t h e e p o x y s y s t e m i s g r e a t l y e n h a n c e d w i t h t h e a d d i t i o n o f MI T U a n dt h e c u r i n g r e a c t i o n p e a k t e m p e r a t u r e d e c r e a s e d 8 0 9 0 0C . F r o m t h e d y n a m i cm e c h a n i c a l a n a l y s i s , t h e a d d i t i o n o f MI T U l e a d s t o a l i t t l e d e c r e a s e o f m o d u l u sa n d g l a s s t r a n s i t i o n t e m p e r a t u r e , w h i l e t h e i m p a c t s t r e n g t h o f t h e m o d i f i e d s y s t e m s a r e 2 .3 t i m e s h i g h e r t h a n t h a t o f t h e u n m o d i f i e d s y s t e m in d i c a t e d b yi m p a c t t e s t s . T h e s c a n n i n g e l e c t r o n m i c r o s c o p e ( S E M) i m a g e s o f t h e fr a c t u r es u r f a c e f o r t h e m o d i f i e d s y s t e m s d i s p l a y c l e a r m i c r o p h a s e s e p a r a t i o n a n d s i g n s o fd u c t i l i t y .K e y w o r d s e p o x y r e s i n , c h a i n - e x t e n d e d u r e a , r e a c t i v e a c t i v i t y , v i s c o e l a s t i cp r o p e r t y , t o u g h e n i n g南开大学学位论文版权使用授权书本人完全了解南开大学关于收集、 保存、 使用学位论文的规定，同意如下各项内容: 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本; 学校有权保存学位论文的印刷本和电子版， 并采用影印、 缩印、 扫描、 数字化或其它手段保存论文;学校有权提供目 录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务: 学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版; 在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。学 位 论 文 作 者 签 名 : 寄 -O P0 6 d w T年 S月刃 日经指导教师同意，本学位论文属于保密，在年解密后适用本授权书。指 导 教 师学位论文作者签名:签名解密年月时间:各密级的最长保密年限及书写格式规定如下内 部 5 年 ( 最长5 年， 可少于5 年)秘密1 0 年 ( 最长1 0 年，可少于1 0 年)机密2 0 年 最长 2 0 年，可少于 2 0 年)南开大学学位论文原创性声明本人郑重声明: 所呈交的学位论文， 是本人在导师指导下， 进行研究工作所取得的成果。 除文中己经注明引用的内容外， 本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、 己公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体， 均己在文中以明确方式标明。 本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名:击叮*0 1 4犷 月习日第一章 前言第一章 前言第一节 环氧树脂概念及其基本增韧方法1 . 1 . 1环氧树脂的基本概念 -C- C-、 / 环氧树 脂 ( E p o x y R e s i n ) 是 泛指含 有两个或两 个以 上环氧基O以脂肪族、 脂环族或芳香族等有机化合物为骨架并能通过环氧基团反应形成有用的热固性产物的高分子低聚体。 当聚合度n 为零时， 称之为环氧化合物， 简称环氧化物 ( E p o x i d e ) 。典型的环氧树脂结构如下式;【 ，C l C H - C H ZOO - C H ， 一 罕 H - C H , OH-OO -C H z C H - C H z/O( 本论文所使用的E -5 1 环氧树脂就是这种就结构，其中n =0 -1 )一般情况下它是一种从液态到薪稠态、 固态多种形态的物质。由于环氧树脂中含有独特的环氧基，以及经基、 醚键等活性基团和极性基团，因而具有许多优异的性能，与其他热固性树脂相比较，环氧树脂的种类和牌号最多，性能各异。环氧树脂的固化剂的种类更多， 再加上众多的改性剂、 改性剂、 添加剂等， 可进行多种多样的组合和组配， 从而获得各种各样性能优异的， 各具特色的环氧固化体系和固化物， 几乎能适应和满足各种不同使用性能和工艺性能的要求。 这是其他热固型树脂所无法相比的.环氧树脂的发明曾 经经历了相当长的时期。 早在1 8 9 1 年， 德国的l i n d m a n n 用 对苯二酚与环氧氯丙烷反应， 缩聚成树脂并用酸配使之固化。 但是它的使用价值 没有被揭示。 1 9 3 0 年， 瑞士的 p i e r r e c a s t a n 和美国的 S . O .G r e e n l e e 进一步进行研究， 用有机多元胺使上诉树脂固化，显示出很高粘结强度， 这才引起了 人们的重视。然而环氧树脂第一次具有工业价值的制造是在1 9 4 7 年由美国D e v o e - R a y n o l d s 公第一章 前言司完成的， 它开辟了环氧氯丙烷一 双酚A 树脂的技术历史， 环氧树脂开始了工业化开发， 且被认为是优于老的酚醛树脂和聚E 1 9 树脂的一种技术进步。 这种树脂几乎 能与大多数其他热固性塑料的性能相媲美。 在一些特种应用领域其性能优于酚醛和聚醋。不久瑞士的C I B A 公司，美国的S h e l l 和D o w公司相继开始了环氧树脂的工业化生产和应用开发工作。 1 9 5 7 年有关环氧树脂的合成工艺的专利问世， 是由