含亚胺键可降解环氧树脂的制备及性能研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:Richie911
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先进热固性树脂基复合材料因其低密度、高强度、耐高温、耐冲击等优异性能得到了广泛应用。众所周知,具有三维网状交联结构的环氧树脂不熔不溶,难以像热塑性树脂重新加工及再利用。废弃环氧树脂及其复合材料的大量堆积造成不可逆的环境污染,是制约其未来应用与发展的关键问题之一。在交联网络中引入动态键是可降解热固性树脂设计与制备的优选方案之一。动态亚胺键具有原料来源广泛、具有工业化前景等诸多优点而成为该领域的研究热点。为了满足航空航天、武器装备等军事工业对材料高性能、高稳定性的要求:本论文采用合适的分子设计制备两种新型环氧树脂胺类固化剂,通过固化环氧树脂E51,在交联网络中引入动态亚胺键,制备得到兼具使用性能及降解性能的环氧树脂,实现亚胺键降解速率的调控。本文工作主要包括:(1)选取对苯二甲醛和L-苯甘氨酰胺为原料,通过原料投料比、催化剂用量等制备条件的优化,合成的含动态亚胺结构的固化剂,简称为AA固化剂。与环氧树脂E51发生交联反应,通过固化程序、固化剂用量等固化工艺的优化,成功制备了含亚胺键的AA-E51环氧树脂,其力学性能(拉伸强度为60.72 MPa)与商用环氧树脂固化剂(DDM)固化得到的环氧树脂力学性能(拉伸强度为67.37 MPa)相当。在强酸、强碱及多数有机溶剂中显示出优异的耐溶剂性能。在酸降解体系和协同氧化降解体系中可实现降解速率的调控。(2)选取酰肼类化合物和酮类化合物为原料,通过优化反应物浓度、反应时长的制备条件,成功合成了含亚胺键的固化剂,简称HK固化剂。与环氧树脂E51发生交联反应,得到力学性能(拉伸强度为90.06 MPa)和热稳定性能(Td5%为331.58℃)优异的HK-E51环氧树脂,探索降解溶液中有机溶剂、酸溶液的浓度和种类、有机溶剂和酸溶液的体积比例对HK-E51环氧树脂降解速率的影响。(3)以HK-E51为树脂基体,加入碳纤维作为增强材料,采用预浸料方法制备的含亚胺键的HK-E51碳纤维复合材料在酸刺激下可降解回收得到碳纤维,碳纤维在回收过程中保持编织结构完整、化学结构稳定、力学性能与原纤相当,实现了碳纤维的无损回收。
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