DFA改性UPR的合成和性能研究

论文摘要

不饱和聚酯是一种性能优良的热固性高分子材料，在工业、农业、国防等领域得到了广泛的应用。但通用不饱和聚酯存在韧性差、冲击强度低、断裂伸长率小等不足，因此有必要对其改性以改善其应用性能。论文工作以我国丰富的可再生资源——二聚脂肪酸部分代替邻苯二甲酸酐，与顺丁烯二酸酐和丙二醇通过熔融缩聚法合成二聚酸改性不饱和聚酯，固化后得到二聚酸改性不饱和聚酯树脂，并通过对合成工艺的优化、聚酯结构和性能关系的研究，得到性能更为优良、高效、廉价的改性不饱和聚酯。这项工作对拓展改性不饱和聚酯的合成方法、合成性能更优的不饱和聚酯树脂有着十分重要的意义。论文的主要研究工作有以下几个方面的：首先探讨了不饱和聚酯的合成配方、合成工艺，并用红外光谱、凝胶色谱对二聚酸改性不饱和聚酯的结构进行了表征与分析。改性不饱和聚酯的适宜合成工艺条件为：第一步反应温度为170℃，反应时间是2h；第二步反应温度为170℃，反应时间是3.5h。催化剂为对甲苯磺酸，其用量为反应物总量的1.0%。以二聚酸改性不饱和聚酯为基体固化成型，探索了苯乙烯加入量、过氧化苯甲酰加入量、固化时间、固化温度对改性不饱和聚酯树脂性能的影响，并对其典型性能进行了测试与分析。结果表明，改性不饱和树脂聚酯的适宜合成配比为：饱和酸与不饱和酸的摩尔比2.4:1；较佳固化条件为：苯乙烯用量与顺丁烯二酸酐的比为3.5:1，引发剂(过氧化苯甲酰)用量为1.0%，固化温度为80℃，固化时间4h。与通用不饱和聚酯树脂进行对比，测定红外、力学性能、耐碱性、耐水性、耐燃性以及热失重分析，并用扫描电镜研究了材料冲击断面的微观结构。性能比较后表明：改性不饱和聚酯与通用不饱和聚酯具有相似的结构；引入二聚酸，不饱和聚酯树脂韧性得到提高，所得改性不饱和聚酯树脂的冲击断面表现为韧性断裂；当二聚酸含量为16.04%时，制备的改性UPR材料的综合性能最佳，与通用UPR材料相比，断裂伸长率从2.0%增加到41.5%、冲击强度从5.990kJ/m2提高到28.356kJ/m2，且改性材料的耐碱性、耐水性能及热稳定性均有提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题的背景及意义
• 1.2 不饱和聚酯及其改性研究
• 1.2.1 不饱和聚酯的定义
• 1.2.2 不饱和聚酯改性研究进展
• 1.2.2.1 增韧改性
• 1.2.2.2 阻燃改性
• 1.2.2.3 低收缩改性
• 1.3 二聚脂肪酸在高分子材料中的应用
• 1.3.1 二聚酸概述及其结构和性质
• 1.3.2 二聚酸的现状及市场前景
• 1.3.2.1 国外二聚酸的市场现状
• 1.3.2.2 国内二聚酸的现状及市场情况
• 1.3.3 二聚酸的应用
• 1.3.3.1 合成二聚酸型聚酰胺
• 1.3.3.2 合成聚酯
• 1.3.3.3 作为改性剂
• 1.3.3.4 二聚酸衍生物
• 1.4 论文所要解决的问题
• 第二章 二聚酸改性不饱和聚酯的合成及表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 合成机理
• 2.2.2 实验原料及设备
• 2.2.3 合成工艺的改进
• 2.2.4 改性不饱和聚酯的合成
• 2.3 测试与表征
• 2.3.1 酸值的测定
• 2.3.2 红外光谱（FT-IR）测试
• 2.3.3 相对分子量的测定
• 2.3.4 不饱和聚酯树脂外观和透明度的测试
• 2.4 改性不饱和聚酯的配方设计
• 2.5 合成工艺条件对改性不饱和聚酯合成反应的影响
• 2.5.1 投料方式
• 2.5.2 催化剂的筛选
• 2.5.3 催化剂的用量
• 2.5.4 反应温度
• 2.5.5 反应时间
• 2.6 产物的性能及结构表征
• 2.6.1 红外光谱
• 2.6.2 聚酯的分子量及分子量分布
• 2.7 本章小结
• 第三章 二聚酸改性不饱和聚酯树脂材料的制备及性能
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 合成原理
• 3.2.2 树脂的固化原理
• 3.2.3 主要原料及仪器
• 3.2.4 聚酯的合成
• 3.2.5 聚酯树脂材料的制备
• 3.3 性能测试方法
• 3.3.1 材料的拉伸性能
• 3.3.2 材料的冲击性能
• 3.3.3 材料的耐水性
• 3.3.4 材料的耐碱性
• 3.3.5 扫描电镜分析（SEM）
• 3.3.6 热失重（TGA）分析
• 3.3.7 材料的燃烧性能
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 聚酯的交联密度对改性树脂综合性能的影响
• 3.4.1.1 合成物配比对拉伸性能的影响
• 3.4.1.2 合成物配比对冲击性能的影响
• 3.4.1.3 合成物配比对耐水性的影响
• 3.4.1.4 合成物配比对耐碱性的影响
• 3.4.2 交联剂用量对改性树脂综合性能的影响
• 3.4.2.1 改性材料的拉伸性能
• 3.4.2.2 改性材料的冲击性能
• 3.4.2.3 改性材料的耐水性
• 3.4.2.4 改性材料的耐碱性
• 3.4.3 引发剂用量对改性树脂综合性能的影响
• 3.4.3.1 改性材料的拉伸性能
• 3.4.3.2 改性材料的冲击性能
• 3.4.3.3 改性材料的耐水性
• 3.4.3.4 改性材料的耐碱性
• 3.4.4 固化时间对改性树脂综合性能的影响
• 3.4.4.1 改性材料的拉伸性能
• 3.4.4.2 改性材料的冲击性能
• 3.4.4.3 改性材料的耐水性
• 3.4.4.4 改性材料的耐碱性
• 3.4.5 固化温度对改性树脂综合性能的影响
• 3.4.5.1 改性材料的拉伸性能
• 3.4.5.2 改性材料的耐水性
• 3.4.5.3 改性材料的耐碱性
• 3.4.6 二聚酸对改性树脂综合性能的影响
• 3.4.6.1 改性材料的拉伸性能
• 3.4.6.2 改性材料的冲击性能
• 3.4.6.3 改性材料的耐水性
• 3.4.6.4 改性材料的耐碱性
• 3.4.7 改性不饱和聚酯树脂和通用不饱和聚酯树脂性能的比较
• 3.4.7.1 改性前后聚酯的结构分析
• 3.4.7.2 改性树脂和通用树脂性能的比较
• 3.4.7.3 材料断面的结构分析
• 3.4.7.4 材料的热性能分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历