有機(jī)硅包覆松香基環(huán)氧樹(shù)脂微膠囊的制備及其固化反應(yīng)與特性研究.pdf

1、本論文以松香為原料合成的松香基環(huán)氧樹(shù)脂(MPTGE)為基體樹(shù)脂，選擇不同相對(duì)分子質(zhì)量及物質(zhì)的量之比的聚乙二醇進(jìn)行親水化改性，合成非離子型表面活性劑MP;再以表面活性劑MP乳化的本體樹(shù)脂MPTGE為芯材、有機(jī)硅為殼材制備有機(jī)硅包覆松香基環(huán)氧樹(shù)脂微膠囊，并研究了有機(jī)硅包覆松香基環(huán)氧樹(shù)脂微膠囊與酸酐固化劑的固化反應(yīng)特性及固化物的性能。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果歸納如下:
　　 1.以MPTGE為原料，與不同相對(duì)分子質(zhì)量及物質(zhì)的量之比的改性劑聚

2、乙二醇反應(yīng)，制備強(qiáng)極性非離子型表面活性劑MP。通過(guò)相反轉(zhuǎn)技術(shù)以表面活性劑MP乳化本體樹(shù)脂MPTGE，制備MPTGE乳液。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在含質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％三氟化硼的乙醚溶液（加入量為總反應(yīng)物質(zhì)量分?jǐn)?shù)的4％～6％）催化劑的作用下，以MPTGE與相對(duì)分子質(zhì)量為4000或6000的聚乙二醇按環(huán)氧基與羥基物質(zhì)的量之比為1.5∶1、反應(yīng)溫度95℃、反應(yīng)時(shí)間60min時(shí)合成的表面活性劑MP對(duì)MPTGE具有較好的乳化效果;當(dāng)表面活性劑用量為13.7％～

3、16.7％、攪拌速度≥600r/min、乳化溫度為80℃時(shí)所制備的乳液的粒徑大小適中，粒徑分布均一性及離心穩(wěn)定性較好。
　　 2.以MPTGE為芯料、正硅酸四乙酯(TEOS)為殼材原料，通過(guò)溶膠-凝膠法(sol-gel)法制備了有機(jī)硅包覆松香基環(huán)氧樹(shù)脂微膠囊(MC)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:表面活性劑的種類與用量、原料的配比、反應(yīng)過(guò)程的pH值、反應(yīng)時(shí)間對(duì)微膠囊的制備都具有顯著的影響。自制表面活性劑MP有利于有機(jī)硅包覆松香基環(huán)氧樹(shù)脂微膠囊的

4、制備，適當(dāng)增加表面活性劑的用量可以獲得粒徑較小的膠囊。在MP用量為16.7％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）、pH值為2.50、芯材與殼材比為1∶1條件下，于50～60℃反應(yīng)3.5h，制備的微膠囊表面光滑致密，粒徑分布較窄，平均粒徑為8.4μm，熱穩(wěn)定性較好，芯材含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為67.5％。
　　 3.采用紅外光譜法及DSC法分別研究了微膠囊與酸酐固化劑甲基四氫鄰苯二甲酸酸酐(MeTHPA)的固化反應(yīng)特性及固化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。研究結(jié)果表明:松香基環(huán)氧

5、樹(shù)脂微膠囊(MC)可以很好地與固化劑發(fā)生固化反應(yīng)，在180℃反應(yīng)5h可以達(dá)到完全固化。由于硅殼材的存在，MC/MeTHPA體系具有很好的室溫儲(chǔ)存穩(wěn)定性。MPTGE/MeTHPA及MC/MeTHPA兩體系固化反應(yīng)表觀活化能相近，分別為68.13kJ/mol及65.29kJ/mol，兩體系固化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程如下:
　　 MPTGE/MeTHPA體系da/dt=2.773×103exp(68.13×103/RT)(1-a)0.9099