甲壳型液晶高分子改性环氧树脂的研究

Mesogen-jacketed liquid crystalline polymers (MJLCPs) have stable thermal liquid crystal properties，and special liquid crystal based on the development process. Based on the latest advances in liquid crystal polymer modification of epoxy resin, using MJLCPs Poly (vinyl terephthalic acid alkyl ester), by physical blend method modified E-51 epoxy resin, effect of examine MJLCPs modification of chemical structure and content of agents on the properties of E-51 epoxy resin curing process, obtain corresponding, to explore the mechanism of modification, which lay a foundation for the synthesis of epoxy resin material with excellent performance.

本项目基于甲壳型液晶高分子稳定的液晶性质和特殊的液晶相发育过程，结合液晶高分子改性环氧树脂研究的最新进展，采用聚乙烯基对苯二甲酸二烷基酯型的甲壳型液晶高分子，通过物理共混方法改性E-51环氧树脂，考查甲壳型液晶高分子改性剂的化学结构和含量对E-51环氧树脂性能的影响规律，获得相应的固化工艺，探索改性机理，为获得综合性能优异的环氧树脂材料奠定基础。

环氧树脂被广泛应用于航空、航天、化工、电子、交通等领域，但通用型的环氧树脂存在易开裂、抗冲击韧性差、热稳定性差等问题，限制了其在高功能化、高附加值产品方面的应用，因而对环氧树脂进行改性非常必要。本项目通过物理共混改性的方法，采用新型的四种基于乙烯基对苯二甲酸结构的甲壳型液晶高分子(MJLCP)分别对通用型环氧树脂E-51进行改性研究。主要完成的工作和结果如下：. (1)合成了四种乙烯基对苯二甲酸二烷基酯单体和聚合物，利用红外、核磁共振、元素分析表征了化学结构，凝胶渗透色谱分析所制备聚合物的数均分子量在70000左右，分子量分布约为1.7；热分析表明聚合物有较好的热稳定性，失重5%时的分解温度大于360℃。. (2)利用非等温DSC法研究了不同升温速率下MJLCP/环氧树脂E-51/甲基四氢苯酐固化体系的固化反应热行为，分别利用Kissinger和Ozawa动力学模型计算得到各体系固化反应的表观活化能，利用Crane模型计算出固化反应级数。结果表明，固化体系固化反应的表观活化能较低，表观反应级数接近于1，反应放热集中，反应容易进行。通过外推法确定了四种甲壳型液晶高分子改性环氧树脂的固化工艺。. (3)将一定比例甲壳型液晶高分子改性剂的二氯甲烷溶液加入环氧树脂E-51中，超声分散并除去溶剂后，室温下加入固化剂MeTHPA和促进剂N,N’-二甲基苄胺，混合均匀后采用模具浇铸成型法，按照固化动力学确定的固化工艺进行固化得到改性环氧树脂材料。. (4)通过万能拉伸试验机和摆锤冲击试验机测试了改性材料的力学性能，结果表明：四种甲壳型液晶高分子改性剂都能使通用型环氧树脂E-51的拉伸强度、断裂伸长率、抗冲击强度、弯曲强度有所提高，其中改性效果最好的是，加入质量分数为3%的PDBVT，其拉伸强度比纯环氧树脂提高了66%，冲击强度比纯环氧树脂提高了70%。利用动态热机械分析仪测试了材料的玻璃化温度，发现甲壳型液晶高分子改性后的环氧树脂E-51的玻璃化温度没有明显的变化。采用扫描电镜对材料拉伸断面进行观察，改性后环氧树脂材料的拉伸断面均呈现明显韧性断裂，证明了甲壳型液晶高分子改性剂对通用型环氧树脂E-51具有增韧的效果。