摘 要

本文对环氧树脂发展及耐热型环氧树脂进行概述，提高耐热性能方法总共有两种：将耐热基团例如联苯、酰亚胺、萘等引入到环氧树脂分子结构中，或合成多官能度环氧树脂。通过对一些相关文献的查阅，设计并合成了一种N-对羟基苯基马来酰亚胺改性耐热环氧树脂。

以自制的4-马来酰亚胺基苯酚（HPM）为改性剂，对环氧树脂TDE-85进行耐热改性。并对N-对羟基苯基马来酰亚胺以及其中间产物进行红外光谱测试(FTIR)、核磁表征（¹HNMR）等测试。之后采用二乙基甲苯二胺固化HPM改性环氧树脂，制备树脂浇注体，对其进行DMA、HDT、弯曲强度和冲击强度测试，并对测试结果进行综合分析。结果表明，采用HPM改性的TDE-85的热力学性能、弯曲强度均优于未改性树脂，在HPM含量为0.06mol时，各性能达到最大值，弯曲强度达到117MPa，Tg达到205.9℃，热变形温度达到188.5℃，冲击强度略有下降。

关键词：环氧树脂；N-对羟基苯基马来酰亚胺；酰亚胺结构；耐热；改性

Abstract

In this paper, the development of epoxy resin and heat-resistant epoxy resin was reviewed.There are two ways to improve the heat resistance of a total: the heat-resistant groups such as biphenyl, imide, naphthalene, etc. introduced into the epoxy resin molecular structure, or synthetic a polyfunctional epoxy resin. A kind of N-p-hydroxyphenyl maleimide modified heat-resistant epoxy resin was designed and synthesized by referring to some related literatures.
The epoxy resin TDE-85 was heat-modified with self-made 4-maleimidophenol (HPM) as a modifier. And the N-p-hydroxyphenyl maleimide and its intermediates were subjected to infrared spectroscopy (FTIR) and other tests. The HPM modified resin was cured by DETDA, and the resin castings were prepared. The HDT test, flexural strength test, impact strength test and DMA test were carried out, and the test results were analyzed comprehensively. The results show that, the thermo-mechanical properties and flexural strength of the modified epoxy resin TDE-85 are better than those of the unmodified resin. When the HPM content is 0.06mol, the maximum flexural strength is 117MPa and the Tg is 205.9 ℃, heat distortion temperature reached 188.5 ℃, the impact strength decreased slightly. In general,the epoxy resin achieves the purpose of modification.

Keywords: Epoxy resin; N-p-hydroxyphenyl maleimide; Imide structure; Heat resistance; Modification

目录

摘要 II

Abstract III

第1章 绪论 1

1.1 环氧树脂概述 1

1.2 环氧树脂改性研究 1

1.2.1 环氧树脂绝缘改性 2

1.2.2 环氧树脂耐热改性 2

1.2.3 环氧树脂增韧改性 2

1.3 聚酰亚胺改性环氧树脂的研究进展 2

1.3.1 合成含有酰亚胺结构的环氧树脂 3

1.3.2 含酰亚胺结构固化剂固化环氧树脂 3

1.4 本设计的目的与意义 4

1.5 本论文设计的主要内容和技术路线 4

第2章 含有酰亚胺结构环氧树脂的制备 6

2.1 实验原料及仪器 6

2.1.1 主要实验原料 6

2.1.2 主要测试仪器 6

2.2 4-马来酰亚胺基苯酚（HPM）的合成 7

2.2.1 N-对羟基苯基马来酰亚胺酸（HPMAc）的合成 7

2.2.2 4-马来酰亚胺基苯酚（HPM）的合成 7

2.2.3 含酰亚胺结构环氧树脂的制备 8

2.2.4 红外光谱表征测试 8

2.3 结果与讨论 8

2.3.1 HPMAc的红外光谱图 8

2.3.2 HPM的红外光谱图 9

2.4.5 HPM改性TDE-85树脂的红外光谱图 10

2.5 本章小结 10

第3章 含酰亚胺结构环氧树脂性能研究 11

3.1 实验原材料及所用仪器 11

3.3.1主要实验所原材料 11

3.3.2实验所需仪器 11

3.2 树脂浇注体制备 11

3.2.1 实验配方 11

3.2.2 浇注体的制备 12

3.3改性环氧树脂性能测试 12

3.3.1 动态热机械分析（DMA） 12

3.3.2 热变形温度测试 13

3.3.3 弯曲强度测试 13

3.3.4冲击强度测试 14

3.4 结果与讨论 15

3.4.1 浇注体玻璃化转变温度分析 15

3.4.2 浇注体热变形温度分析 16

3.4.3 浇注体冲击性能分析 16

3.4.3 浇注体弯曲性能分析 17

3.5 本章小结 18

第4章 结论 19

参考文献 20

致谢 22

第1章 绪论

1.1 环氧树脂概述

环氧树脂（Epoxy resin, EP）是一类应用广泛的热固性树脂，泛指主链结构为脂环族、脂肪族或芳香族的有机线性聚合物，同时单体单元中含有两个及以上的环氧基团。在没有固化剂的情况下单独使用几乎无任何利用价值，只有在一定条件下通过固化剂的作用发生交联固化而形成空间网状结构的树脂才能体现出它的使用价值^[1]。

环氧树脂的发展时期较长，在1891年德国化学家将环氧氯丙烷和对苯二酚相互作用生成了枝状的粘稠产物。1909年，俄国化学家Prileschajew发现用稀烃和过氧化苯甲醚反应可以生成环氧化合物。这两次的探索为EP领域的发展奠定了理论基础。现如今，这两种方法仍旧是合成环氧树脂的有效手段。19世纪30年代，美国和瑞士的化学家S.Q Greenlee和Pierre Castan更为系统地研究上述环氧化合物，得到了一种高粘结力的材料，并且引起了社会对该领域应用前景的广泛重视。1947年，美国Devoe-Raynolds公司开创性地将双酚A与环氧氯丙烷反应，得到双酚A型EP。意味着EP工业化生产模式基本建成。随后多数国家都开始进行双酚A型及新型环氧树脂的研发，合成了多种具有特殊性能（例如阻燃、増韧等）的环氧树脂^[2]。现如今，理论上已研发出数百种环氧树脂，且40多种不同的EP可进行量化生产。我国则在19世纪50年代开始着手于环氧树脂领域，于1958年开始进行工业化探索。经过数十年的探索研究，我国在该领域的发展十分迅猛，生产的环氧树脂品种及相应的产量都在与日俱增，虽然我国在环氧树脂的生产和应用日益扩大但无论是在产品的种类、品质还是生产规模上与世界上的先进水平还有比较大的差距^[3]。