论文摘要
以桐酸甲酯、丙烯酸和多元胺等为原料,合成了油墨用和环氧树脂固化用聚酰胺衍生物,讨论了油墨用聚酰胺的结构与性能之间的关系,测试了环氧固化剂用聚酰胺与环氧树脂固化产物的性能,并用n级反应机理和自催化机理研究了其固化反应动力学。首先,以桐酸甲酯和丙烯酸为原料,通过Diels-Alder反应制备了一种新型C21二元酸单甲酯（TMAA）。正交试验表明最佳合成工艺为:以加入量为丙烯酸质量1%的对苯二酚作为阻聚剂,温度180℃维持反应3h,桐酸甲酯和丙烯酸的物料质量比为1:0.247。经GC-MS分析,产物有六种同分异构体,纯度98.6%,并通过元素分析、红外光谱、1H-NMR和13C-NMR对产物进行了表征。然后,用二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺和C21二元酸单甲酯合成了三种新型C21二元酸聚酰胺环氧固化剂。C21二元酸聚酰胺固化物和C36二聚酸聚酰胺650的固化物相比,具有更高的拉伸强度、弹性模量、弯曲强度、弯曲模量、压缩强度和压缩模量。但具有较低的断裂伸长率和拉伸剪切强度。C21二元酸聚酰胺固化物的玻璃化温度分别为108℃、109℃和116℃,大大高于C36二聚酸聚酰胺固化物的玻璃化温度。n级反应机理求取的三种固化剂与环氧树脂618的固化反应活化能分别为62.179kJ/mol、56.551 kJ/mol和59.761kJ/mol,不能准确反映三种固化剂反应活性大小。n级反应动力学模型大致上可以模拟低速升温固化反应过程,随着升温速率的提高,n级反应动力学模型曲线与实验曲线的差别越来越大。对于等温固化反应的模拟,n级反应的吻合情况不佳,实验值与计算曲线相差比较大。为了获得能够更准确模拟固化过程的动力学方程,通过Málek方法和自催化模型?esták-Berggren方程求取了三种固化剂固化环氧树脂618的固化动力学方程。等转化率法求得的三种固化剂的固化反应的活化能分别为52.436kJ/mol,55.385kJ/mol和54.387 kJ/mol,此法求出的活化能比n级反应机理求得的活化能更准确的反映了固化过程中不同固化剂的反应活性差异。计算发现,两个参数的自催化反应模型（?esták-Berggren方程）比n级反应动力学方程能够更精确的模拟升温和等温固化反应过程。另外,通过熔融缩聚法采用不同单体合成了一系列油墨用聚酰胺树脂,力学性能测试和差示扫描量热法（DSC）显示,IPDA制备的聚酰胺具有较高的邵氏硬度和剪切强度,但熔点和玻璃化转变温度（Tg）有不同程度的降低。随着共聚二元胺单体中IPDA/乙二胺比例的升高,聚酰胺树脂醇溶液的冻点从14℃逐渐降低至-35℃,而软化点则先由112℃降低至88℃后又升高到103℃。这表明,IPDA能提高聚酰胺树脂溶液的抗冻性但却降低了聚酰胺树脂的软化点。C21二元酸单甲酯的引入也能降低聚酰胺树脂溶液的冻点。不同聚酰胺树脂的溶解度参数相差不大,都能够溶于正丙醇、四氢呋喃和乙酸正丁酯,不能溶于乙醇。