新型液晶环氧树脂及液晶环氧树脂固化剂的合成与固化研究

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本文首次合成了一种不对称联苯和芳香酯型液晶环氧树脂4_环氧丙醚基苯甲酸4-环氧丙醚基联苯酯(EBEPC)。利用傅里叶红外分析仪(FT-IR)、核磁共振仪(1H NMR)和元素分析仪(EA)对其结构和性能进行了表征。同时利用偏光显微镜(POM),差示扫描量热仪(DSC)以及广角X光粉末衍射仪(WAXD)对其相行为做了详细研究,结果表明液晶环氧树脂EBEPC在升温和降温过程中,都能形成清晰的纹影状向列相液晶织构,而当温度降至140℃以下时,EBEPC出现了明显的结晶行为。对4,4’-二胺基二苯甲烷(DDM)固化EBEPC的固化行为研究表明,DDM在固化EBEPC过程中可以形成不同的近晶相液晶织构,且该液晶相能够保持到分解温度,而当反应温度降至室温时,该液晶织构发生了扭曲。实验结果同时表明,EBEPC的反应活性高于普通双酚A型环氧树脂E-51,且EBEPC/DDM体系的表观活化能Ea(54.5 kJ/mol)较E-51/DDM体系(60.7 kJ/mol)为低。而EBEPC/DDM体系的玻璃化转变温度和热稳定性能相较于E-51/DDM体系略有降低。本文还合成了一系列含有联苯和不同长度亚甲基链段的热致型液晶固化剂LCCAn(n=2,4,6),并使用光谱技术和元素分析等对其结构进行了表征,随后使用DSC、POM、SAXS和WAXD等手段对其液晶相转变行为进行了研究。结果表明,LCCAn(n=2,4,6)均具有近晶相液晶织构。我们对LCCAn固化普通环氧树脂E-51的固化行为进行了研究,并且与同样含有联苯结构但不具有柔性链段的固化剂联苯二胺(DABP)固化E-51的固化行为进行了比较。实验结果表明,LCCAn相比于普通固化剂DABP具有更高的反应活性,但亚甲基链的长度对LCCA的反应活性影响较小。E-51/LCCAn画化体系均能够形成向列相液晶织构,而E-51/DABP固化体系则观测不到双折射现象.该结果证明了固化交联网络中刚性介晶基团的引入并不是液晶相形成的充分条件。此外动态力学分析(DMA)与热重分析(TG)实验结果表明,E-51/LCCAn固化体系的固化模量远高于E-51/DABP体系,证明了环氧树脂中的液晶相对固化交联网络具有增强效应。且E-51/LCCAn体系的固化模量则随着亚甲基链段的增长而降低。然而由于柔性链段的引入,E-51/LCCAn体系玻璃化转变温度和热稳定性低于E-51/DABP固化体系。最后,本文还使用等温以及非等温方法对液晶固化体系EBEPC/DDM以及E-51/LCCAn体系的固化反应动力学进行了研究。分析结果表明,液晶固化体系EBEPC/DDM和E-51/LCCAn中液晶相的形成对固化反应具有明显的影响。且EBEPC/DDM和E-51/LCCAn体系的固化行为均符合自催化固化反应动力学模型。  
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