基于氫鍵作用的環(huán)氧樹脂潛伏性固化劑的理論研究.pdf

1、環(huán)氧樹脂在使用時，需要加入固化劑形成三維網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)，才能得到良好的性能和使用價(jià)值。潛伏性固化劑與環(huán)氧樹脂混合配制得到的單組分環(huán)氧樹脂體系，具有操作工藝簡單、環(huán)境污染小、產(chǎn)品質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，目前已成為環(huán)氧樹脂固化劑研究的熱點(diǎn)課題。
　　本課題組已通過實(shí)驗(yàn)，采用熔融法或溶劑法將線性酚醛樹脂與DMP-30混合，制備了一種新型環(huán)氧樹脂潛伏性固化劑。本文采用色散校正的密度泛函（B3LYP-D3）計(jì)算方法，通過幾何參數(shù)、相互作用能、頻率分析、

2、NBO分析、電子密度拓?fù)浞治觥崃W(xué)分析、溶劑效應(yīng)等，研究了復(fù)合物中的氫鍵相互作用。主要包括以下內(nèi)容：
　　1.對環(huán)氧固化劑線性酚醛樹脂的低聚物模型（聚合度n=2）與促進(jìn)劑DMP-30之間的氫鍵作用進(jìn)行了理論研究，并初步解釋了其潛伏性固化機(jī)理。
　　2.考察了線性酚醛樹脂鏈長變化（聚合度n=3～8）時，對所得復(fù)合物結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性的影響，進(jìn)行了一系列分析計(jì)算，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比。
　　計(jì)算結(jié)果表明，隨著線性酚醛樹脂鏈長的

3、增大，其與DMP-30逐漸有形成包合結(jié)構(gòu)的趨勢，二者形成的氫鍵復(fù)合物的穩(wěn)定性隨之增加。實(shí)際應(yīng)用中，考慮到鏈長增大時線性酚醛樹脂的軟化點(diǎn)升高，選取n=6～8的線性酚醛樹脂較為合適。隨著溫度的升高，復(fù)合物氫鍵斷裂過程的自發(fā)趨勢變大，復(fù)合物的穩(wěn)定性降低，分子間的氫鍵締合作用逐漸減弱。因此，復(fù)合物在室溫下較為穩(wěn)定，具有良好的潛伏性。當(dāng)需要固化時，升高溫度，即可進(jìn)行固化反應(yīng)。
　　3.采用顯式溶劑化模型和隱式溶劑化模型兩種方法考察了甲醇、乙

4、醇、丙酮溶劑對線性酚醛樹脂與DMP-30氫鍵作用的溶劑效應(yīng)。
　　計(jì)算結(jié)果表明，選取極性更大的甲醇溶劑時，溶劑化效應(yīng)更強(qiáng)，有利于得到更加穩(wěn)定的復(fù)合物結(jié)構(gòu)，從而表現(xiàn)出更好的潛伏性。
　　4.對線性酚醛樹脂與二乙烯三胺間的氫鍵作用進(jìn)行了研究。
　　計(jì)算結(jié)果表明，線性酚醛樹脂與二乙烯三胺也能形成具有較強(qiáng)氫鍵作用的復(fù)合物結(jié)構(gòu)，與DMP-30相比，二乙烯三胺擁有更小的分子體積，氨基也更為集中，當(dāng)線性酚醛樹脂鏈長增加時，更易與其形