二聚脂肪酸基不饱和聚酯树脂质构化机理及其性能研究

Dimer fatty acid (DFA) is an important derivative of unsaturated fatty acid. It is fact that the synthesis, texture and performance of unsaturated polyester resin based C36 dimer fatty acid has not been reported in literature at present. The applicant has studied the polycondensation theory of the C36 dimer fatty acids and the polyol(poly), dimer fatty acid based unsaturated polyester material to form the regularity of the process and basic mechanical performance. This subject on the basis of preliminary work, with the design theory of molecular structure, by tracking the texture process, probing the theory of texture, screening can improve the unsaturated polyester material performance of the texture of the material; With the help of rheometer research and characterization of the thermal field, external field and other factors on the formation of the rule of the influence of material; Establishment of mechanical model; Using FTIR, SEM, TEM, the X-ray diffraction and other techniques, research and characterization of the quality structure of dimer acid unsaturated polyester molecular structure, composition, the main component of the relationship between the formation of the structure and properties of materials mesoscopic; Using LC-MS, NMR and characterization of the material during the formation of texture components in weak interaction between molecules. Elucidation of molecular interaction of basic chemical law and and texture formation mechanism of polyester materials. This subject Provides important theoretical basis for the development of the integrated performance of a new type of unsaturated polyester materials.

二聚脂肪酸是一种重要的油脂加工副产物，基于其衍生的不饱和聚酯树脂的合成、质构化及性能研究鲜有报道。申请者曾研究了C36二聚脂肪酸基且具有不饱和结构的聚酯树脂的合成及力学性能。本课题拟在前期工作的基础上，借助分子结构设计理论，跟踪质构化过程，探寻聚酯质构化的机理，筛选能够改善不饱和聚酯树脂特性的质构化物质；借助流变仪等研究和表征热力场、外力场等因素对材料形成影响的规律；建立材料力学模型；用FTIR、SEM、TEM、X-射线衍射等技术，研究和表征质构化二聚酸不饱和聚酯树脂的分子结构、组成、主要组分与形成材料介观结构和特性间的关系；运用LC-MS、NMR 等表征材料形成过程中质构化组分间分子强弱相互作用。阐明分子相互作用的基本化学规律及质构化聚酯材料的形成机理。为拓展二聚脂肪酸的应用，开发综合性能优异的新型不饱和聚酯材料提供重要的理论基础。

不饱和聚酯树脂(UPR)是产量最大的一种热固性塑料，具有优良的力学性能、电学性能和耐化学腐蚀性能，原料易得，加工工艺简便，已被广泛应用于多种重要领域，但其存在冲击强度低、断裂伸长率小等性能缺陷。.二聚脂肪酸(DFA)由多不饱和脂肪酸或其酯通过Diels-Alder反应制得，具有两个羧基、一个以上的不饱和双键和较长的脂肪链，长脂肪链可赋予合成聚合物良好的柔韧性、耐水性、热稳定性。二聚脂肪酸作为合成材料的中间体，在低吸水性和较高的玻璃化转变温度功能材料，生物组织修复材料等的结构设计方面，是重要的质构化不饱和树脂基础物，可赋予UPR优良的材料综合性能。.研究项目以DFA代替部分邻苯二甲酸酐对UPR进行改性，研究热力场、外力场、时间和助剂及其用量等因素对质构化二聚脂肪酸基不饱和聚酯材料形成机理的影响，探讨因素对材料特性和介观结构影响以及变化规律，合成系列DFA改性UPR材料，以提高UPR材料的柔韧性、抗冲击强度和耐水耐溶剂等性能。.实验分别研究了PLA、PG、PPG、新戊二醇、十二烷二醇长链醇、乙二醇、1,2-丙二醇及其预聚体在二聚脂肪酸基不饱和聚酯质构化中作用，通过跟踪分析质构化反应的进程，质构化不饱和聚酯材料力学特性、耐溶剂性能、硬度和拉伸强度等特性，筛选出PLA、PG、PPG、乙二醇、1,2-丙二醇，建立了其质构聚酯材料的力学模型，材料形成过程中的物理和化学因素对材料性能的影响规律，为二聚脂肪酸基不饱和聚酯结构设计提供了理论基础。.项目还研究二聚脂肪酸基不饱和聚酯在外加物(多尺度蒙脱土、多规格多结构碳纳米管、二氧化硅、碳酸钙、三氧化二铝、石墨烯)质构化材料性能，用电镜等方法研究了材料的微观结构，测试了材料的热稳定性、力学性能、耐碱、耐水耐溶剂。优选出蒙脱土、碳纳米管及二氧化硅进行了较为深入的研究，并表征了其力学特性(抗拉强度、弹性、塑性）及耐水耐溶剂性能等。.研究结果显示，二聚脂肪酸在外加物的共同作用下，在改善材料柔韧性、耐水耐溶剂、热稳定性方面，表现出独特的作用。