高模量高Tg可降解環氧樹脂的合成及性能研究
摘要：通過季戊四醇將對羥基苯甲醛偶合得到含螺旋縮醛的二酚,進而與環氧氯丙烷反應兩步法制備了一種含有螺環縮醛結構的環氧樹脂DGDB,采用核磁共振氫譜、碳譜以及紅外光譜分析對樹脂的化學結構進行了詳細表征。以4,4’-二氨基二苯基甲烷(DDM)作為固化劑對其進行了固化。實驗結果表明,DGDB-DDM固化物的T_g達215℃,楊氏模量達2062MPa,拉伸強度達91.5MPa,均明顯高于商用雙酚A環氧-DDM固化物(T_g為174℃,楊氏模量為1893MPa,拉伸強度為76.4MPa)。DGDB-DDM固化物與雙酚A環氧-DDM固化物的斷裂伸長率相當。DGDB-DDM固化物在熱重分析實驗中表現出相對雙酚A環氧-DDM固化物較低的初始降解溫度但仍高于330℃,同時DGDB-DDM固化物在700℃下殘炭率(空氣氛圍下23.7%,氮氣氛圍下45.1%)遠高于雙酚A環氧-DDM固化物的殘炭率(空氣氛圍下0%,氮氣氛圍下18.6%)。在保證其各項性能優異的同時,縮醛結構的引入賦予DGDB固化物優異的降解性能,在溫和的酸性水/有機溶劑溶液中可完全降解成小分子或低聚物而溶于溶液中。改變溫度、酸種類和濃度、有機溶劑種類都可以調節其降解速率,降解速率隨溫度、酸強度和有機溶劑對材料溶脹能力的提升而變快。
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