蓖麻油基热固性不饱和聚酯材料的制备与性能
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陕西省西安市未央大学园区陕西科技大学

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国家自然科学基金项目;中国博士后科学基金


Preparation and Properties of Castor Oil-based Unsaturated Polyester Thermosets
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    摘要:

    本文以生物质基的蓖麻油和丁香酚为原料,通过分别对他们进行双键化改性制备得到蓖麻油甲基丙烯酸酯(MCO)和甲基丙烯酸化丁香酚(ME),然后将MCO和ME按照不同质量比共聚制得一系列蓖麻油基热固性不饱和聚酯材料。采用核磁、红外表征了MCO与ME的化学结构,通过DCS、凝胶含量、DMA、TGA等系统考察了MCO与ME不同质量比所制备材料的固化程度、热力学性能与热稳定性等。结果表明:当MCO:ME=40:60时,制备的蓖麻油基热固性不饱和聚酯材料的玻璃化转变温度为19.7 ℃,25 ℃时的储能模量为288.8 MPa,凝胶率为91.4%,800 ℃时的残碳量高达13.28%,具有较好的热稳定性。因而,所制备的蓖麻油基热固性不饱和聚酯可作为一种潜在的石油基热固性不饱和聚酯的替代物。

    Abstract:

    In this work, methacrylated castor oil (MCO) and methacrylated eugenol (ME) are prepared from bio-based castor oil and eugenol, respectively. The resulting MCO and ME are then mixed and cured to obtain an environment-friendly castor oil-based unsaturated polyester thermosets. The chemical structures and viscosities of MCO and ME are characterized by 1H NMR and Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) . The curing degree, thermomechanical properties and thermal stability of the MCO-ME thermosets with different MCO loadings are systematically evaluated through DCS, gel content, DMA, TGA and so on. The results show that: when the mass ratio of MCO to ME is 40:60, the glass transition temperature of the MCO-ME thermoset is 19.7 ℃, the storage modulus at 25 ℃ is 288.8 MPa, the gel content is 91.4%, the residual carbon content at 800 ℃ is as high as 13.28%, confirming the MCO-ME thermosets have good thermal stability. Therefore, the prepared castor oil-based unsaturated polyester thermosets can be used as potential substitutes for petroleum-based unsaturated polyester thermosets.

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  • 收稿日期:2021-12-01
  • 最后修改日期:2022-03-22
  • 录用日期:2022-03-28
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