论文总字数：20089字

摘 要

环氧树脂是一种热固性高分子聚合材料，即:环氧树脂单体和固化剂发生交联反应后形成的具有性能稳定的三维网状结构的复合材料。聚合环氧树脂以其优异的附着力、耐化学性、机械性能和电介质性能，在航天、电气信息、绝缘、新能源等行业中发挥着不可替代的作用。它具有广阔的市场应用空间，尤其是替代了石油中提取的环氧树脂原料、以可再生生物质资源作为原料后，不但缓解了石油危机，而且减少了环境污染。未聚合的环氧树脂单体利用价值低，但它和固化剂聚合形成的高分子材料具有较高应用价值，因为固化后的环氧树脂比大多数热塑性材料具有更高的强度、刚度以及耐热性。为了使环氧树脂聚合材料的性能达到最佳，固化剂的选择也至关重要。本实验以5-羟甲基糠醛为反应原料合成呋喃环氧树脂单体，再用甲基纳迪克酸酐、柠康酸酐和顺丁烯二酸酐三种固化剂分别与呋喃环氧树脂单体发生固化反应，接着对所得固化产物进行热重分析、DSC表征、红外分析以及核磁共振分析，选择能将呋喃类环氧树脂固化的最佳酸酐类固化剂。从实验数据分析得知，相比于顺丁烯二酸酐的固化产物，柠康酸酐和甲基纳迪克酸酐固化聚合物体系的热稳定性更好，而甲基纳迪克酸酐在三者中固化所需的能量较高。

关键词：呋喃环氧树脂 酸酐类固化剂 固化反应 热力学性能

Curing of Biological Base Furan Epoxy Resin by Anhydride

Abstract

Epoxy resin is a thermosetting high molecular material, which is linked by different curing agent to form a stable three-dimensional network structure macromolecular material. Due to epoxy resin’s good adhesion, chemical resistance, mechanical properties and dielectric properties, it plays an essential role in aerospace, electrical information, insulation, new energy. It has a broad market application space, especially when it replaces the synthetic raw material of epoxy resin extracted from petroleum to use renewable biomass as raw material, which not only alleviates the oil crisis, but also reduces environmental pollution. Curing agents and epoxy resins reacts to produce polymer materials with much higher properties than ordinary polymer materials, which has good strength, stiffness and heat resistance. In order to make the performance of the polymeric material to achieve the best, the choice of curing agent is also important. After the synthesis of furan epoxy resin monomer, we put the monomer to react with three kinds of curing agent which are methyl nadic anhydride, citraconic anhydride and maleic anhydride , and then analyze curing products’s TGA, DSC, IR and NMR, and select the best furan resin epoxy anhydride curing agent. According to the experimental data, the thermal stability of the products obtained from the curing of methyl nadic anhydride and citraconic anhydride is better than that of maleic anhydride. But as for curing ability, the energy required for curing methyl nadic anhydride is highest among the three.

Key words：Furan epoxy resin；Anhydride curing agent；curing reaction；Thermodynamic performance

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1环氧树脂概述及背景 1

1.1.1环氧树脂概述 1

1.1.2环氧树脂的历史背景 1

1.1.3生物基环氧树脂概述及应用 1

1.1.4环氧树脂基本性质 2

1.1.5环氧树脂的基本分类 2

1.1.6环氧树脂的应用 3

1.2呋喃环氧树脂 3

1.3环氧树脂固化剂及固化反应概述 4

1.3.1环氧树脂固化剂种类及反应原理 4

1.3.2不同固化剂与环氧树脂所得聚合材料性能比较 7

1.4环氧树脂常用聚合方法 7

1.4.1溶液法 7

1.4.2本体法 8

1.5聚合物热性能表征的研究 8

1.5.1热重概述及基本原理 8

1.5.2 DSC概述及基本原理 8

第二章 实验部分 10

2.1实验仪器及试剂 10

2.1.1实验试剂 10

2.1.2实验仪器 10

2.2呋喃环氧树脂单体的合成 11

2.2.1 2,5-呋喃二甲醇（B）的合成 11

2.2.2呋喃环氧树脂单体（D）的合成 12

2.3呋喃环氧树脂单体（D）的固化 13

2.3.1甲基纳迪克酸酐固化环氧树脂 13

2.3.2柠康酸酐固化环氧树脂 14

2.3.3顺丁烯二酸酐固化环氧树脂 14

2.4反应与结构表征选择 14

2.4.1核磁表征 14

2.4.2红外分析 15

2.4.3差示扫描量热分析（DSC） 15

2.4.4 热重分析（TG） 15

2.5结构表征和性能测试 16

2.5.1结构表征 16

2.5.2红外分析 16

2.5.3差示扫描量热分析 16

2.5.4热重法分析 16

第三章 实验结果与结论 17

3.1实验结果 17

3.1.1 BOF-环氧树脂红外表征 17

3.1.2呋喃环氧树脂DSC分析 19

3.1.3热重分析曲线 21

3.2实验结论 22

第四章 展望 24

参考文献 25

致谢 27

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