摘 要

本文研究了双马来酰亚胺改性环氧树脂的制备方法和性能表征。通过红外光谱分析发现环氧树脂和二氨基二苯甲烷双马来酰亚胺（BMI）/4,4’-二氨基二苯甲烷（DDM）在适当温度条件下发生了交联固化反应。通过TG分析得出改性环氧树脂耐热性较好，随着BMI含量的增加，初始分解温度也不断上升，且最大分解速率的温度也呈上升趋势，质量残留率也是不断增大。说明改性环氧树脂的耐热性得到了提高。

用改性环氧树脂树脂制备了浇铸体，并进行了力学性能研究。结果表明：改性环氧树脂浇铸体的弯曲强度较未改性的环氧树脂树脂浇铸体有较大提升，但是冲击强度却下降。

关键词：环氧树脂；二氨基二苯甲烷双马来酰亚胺；二氨基二苯甲烷；耐热性；力学性能

Abstract

In this paper, the preparation and characterization of bismaleimide modified epoxy resin was studied.It was found that the crosslinking reaction of epoxy modified with system of diaminodiphenylmethane bismaleimide (BMI)/4,4'- diaminodiphenylmethane (DDM) occurred under an appropriate conditions of temperature by using infrared spectroscopy , The result of TG showed that modified epoxy resin has good heat resistance.With the addition of BMI content, the initial decomposition temperature rise while the temperature at maximum decomposition rate rise and the residual mass ratio rise. It was appeared that the heat resistance of modified epoxy resin was improved.

     The mechanical properties of casting prepared with modified epoxy resin was studied. The results showed as follows:compared to pure epoxy resin casting, the bending strength of modified epoxy resin casting was greatly improved, but the impact strength was declined.

Keyword： epoxy resin; diaminodiphenylmethane bismaleimide; diaminodiphenylmethane; heat resistance；mechanical properties

目录

第1章 绪论 1

1.1 环氧树脂改性的研究进展 1

1.1.1 环氧树脂增韧改性 1

1.1.2 环氧树脂热力学改性 3

1.1.3 环氧树脂弯曲性能的改性 3

1.1.4 环氧树脂形状记忆功能改性 3

1.1.5 环氧树脂电磁性能改性 4

1.1.6 环氧树脂物理性能改性 4

1.1.7 环氧树脂阻燃改性 4

1.1.8 环氧树脂对小分子通透性的改性 4

1.1.9 环氧树脂耐摩擦性能的改性 5

1.2研究目的和意义 5

1.3本文研究的主要内容 6

第2章 双马来酰亚胺改性环氧树脂的制备及性能研究 6

2.1 实验部分 6

2.1.1 实验原料 6

2.1.2 实验仪器及设备 6

2.1.3 实验测试方法 7

2.1.4 实验原理 7

2.1.5 实验步骤-双马来酰亚胺改性环氧树脂的制备 9

2.2实验结果分析 9

2.2.1 红外结果分析 9

2.2.2 双马来酰亚胺改性环氧树脂的耐热性能分析 11

2.3 本章小结 12

第3章 双马来酰亚胺改性环氧树脂浇铸体的制备与性能研究 12

3.1 实验部分 12

3.1.1 实验原料 12

3.1.2 实验设备 13

3.1.3 双马来酰亚胺改性环氧树脂浇铸体的制备 13

3.1.4 实验测试方法 14

3.2 结果与讨论 15

3.2.1双马来酰亚胺改性环氧树脂的力学性能分析 15

3.3本章小结 17

第4章 结论 18

参考文献 19

致 谢 21

第1章 绪论

环氧树脂是一种被广泛应用的热固性基体树脂，其具有优良的机械性能、绝缘性、粘结性和耐腐蚀性，因而在国民军工生产、科学研究中得到很广泛的应用。虽然环氧树脂具有上述的优良性能，但是其耐热性不足、脆性大等缺陷限制了其应用领域，为了扩大环氧树脂的应用领域，改善环氧树脂的性能，国内外学者对此展开了一系列研究，并取得了一定进展。

1.1 环氧树脂改性的研究进展

　　对环氧树脂进行改性的思路主要是围绕降低其交联密度，提高断裂韧性，从而改善冲击强度，或者是采用具有反应活性的基团的改性剂将与所需性能相关的化学结构引入环氧树脂体系，对其改性，增加它原先没有的性能。

1.1.1 环氧树脂增韧改性

　　Shufang Jiang等合成一系列二苯基硅烷二醇改性环氧树脂和新型的固化剂。这种改性环氧树脂采用常规固化剂二乙烯三胺（DETA）进行固化，固化剂分别适用于固化双酚A环氧树脂（DGEBA）的未修饰的二缩水甘油醚。并且研究了其耐热性，力学性能，以及所有的固化产品的韧性。结果表明，改性树脂和新合成的固化剂的应用导致固化产品具有更低的热分解速率和仅略微降低玻璃化转变温度（Tg），以及改进的拉伸模量和拉伸强度。特别是与由DETA固化DGEBA的产品进行比较后发现，在最大热分解速率下，用新合成的固化剂固化的固化产物表现出较高的相应的温度。除此之外，扫描电子显微镜显微照片证明了韧性断裂发生在改性环氧树脂与新合成的固化剂得到的产物的横截面上，这表示硅-氧键的有效增韧效果^[1]。

　　B.B.Johnsena等使用一种二氧化硅纳米颗粒对环氧树脂进行改性，并且用酸酐固化。采用一种溶胶 - 凝胶技术引入，这种工艺能提供直径约20纳米的二氧化硅颗粒均匀分散相。原子力显微镜和电子显微镜表明，纳米粒子良好地分散在整个环氧树脂基体中。经测试，加入纳米颗粒的改性树脂的玻璃化转变温度没有发生变化，但弹性模量和韧性均升高。测得的模量与理论值相比吻合度很高。未改性前环氧树脂聚合物断裂能量为100焦耳/平方米，添加了13%体积分数的纳米二氧化硅进行改性后环氧树脂聚合物断裂能量达到460焦耳/平方米。断裂表面用扫描电子显微镜和原子力显微镜测试，并将结果与文献中提出的各种增韧机制进行比较。裂纹钉扎，裂纹偏转和固定化聚合物的增韧机理并不能解释这个结果。该显微镜显示了纳米颗粒脱粘和伴随的塑料空隙增大的证据。塑料空隙生长的理论模型证实了这一机制确实可能是最适合用来解释由于纳米粒子的添加而导致的韧性增强^[2]。

　　Hong-Yuan Liu等研究了二氧化硅和橡胶纳米粒子对环氧树脂的断裂韧性行为的影响。发现加入二氧化硅和橡胶纳米粒子可以有效提高环氧树脂的断裂韧性。利用CT测试分析纳米粒子改性的环氧树脂的断裂行为，通过SEM观察断裂表面上微观结构的变化。主要结果如下：（a）随着二氧化硅纳米颗粒含量的增加，改性环氧树脂的杨氏模量和断裂韧性得到改善; （b）橡胶纳米颗粒更显著增强环氧树脂的断裂韧性，但它们会引起杨氏模量的严重损失; （c）将二氧化硅纳米粒子和橡胶纳米粒子按照一定的比例混杂后添加入环氧树脂，可实现弹性模量和断裂韧性变化的良好平衡，使两种性能都得到提高; （d）在所研究的混合纳米复合材料中发现没有关于韧性的协同效应；（e）这两种类型的纳米复合材料的韧性提高主要归功于纳米二氧化硅拔出前的脱粘和桥接以及纳米橡胶形成的孔洞和基体塑性剪切^[3]。