RTM用含硅芳炔树脂的流变特性与固化反应动力学

含硅芳炔树脂(PSA-R)具有优异的耐高温、优良的介电性能、高温力学性能,以及优异的工艺性能,适用于RTM成型工艺,广泛应用于航空航天、电子信息领域.本文采用动态差示扫描量热法(DSC)研究了含硅芳炔树脂的固化反应,试验表明含硅芳炔树脂的固化动力学符合n-级固化反应模型,固化反应级数约为2级,反应活化能为110kJ·mol~-1.用平板流变仪研究了PSA-R树脂的动态粘度及等温粘度变化,研究了凝胶时间与温度的关系,建立了凝胶模型,根据双Arrhenius方程,建立了含硅芳炔树脂的粘度模型,该模型预测粘度与实验结果相吻合.     

含硅芳炔树脂热裂解行为及动力学

用热失重法(TGA、DTG)分析了含硅芳炔树脂固化物的热裂解动力学,并用Kissinger和Ozawa法计算出含硅芳炔树脂固化物的热裂解的表观活化能分别为149kJ/mol和153kJ/mol,热裂解反应近似于一级反应,据此建立了热裂解的动力学模型。用热裂解-气相色谱-质谱联用(Py-GC-MS)方法对含硅芳炔树脂的热裂解气相产物进行了分析,在热裂解过程中,主要有甲烷、氢气、乙烷、乙烯、水等气体放出。用拉曼光谱、X-射线衍射等分析了含硅芳炔树脂固化物热裂解的残留物结构,残留物是以无定型碳、石墨、SiC为主要成分的陶瓷化结构。     

锌粉催化合成含硅芳炔树脂

以二乙炔基苯和二甲基二氯硅烷为原料,通过锌粉催化合成含硅芳炔树脂,确定了合成产物的结构. 结果表明,以乙腈为溶剂、锌粉过量200%、温度80℃、反应时间10 h为最佳反应条件,反应收率达82%以上;所制含硅芳炔树脂有良好的加工性能,在约170℃可发生交联固化反应;树脂的热稳定性良好,在N2气氛下失重5%时的温度为529℃,800℃时树脂残留率约为85%.     

氰酸酯树脂/聚苯醚/纳米二氧化硅电子封装材料固化动力学研究

采用硅烷偶联剂表面处理过的纳米二氧化硅作为无机填料改性氰酸酯树脂/聚苯醚固化体系,并利用非等温差示扫描量热法研究了氰酸酯树脂/聚苯醚/纳米二氧化硅电子封装材料的固化动力学。结果表明,氰酸酯树脂/聚苯醚/3%纳米二氧化硅固化体系的凝胶温度为150℃、固化温度为181℃、后处理温度为239℃;固化动力学参数表观活化能为15.46kJ/mol、反应级数为0.82、频率因子为38174.38s-1;加入纳米二氧化硅可以降低氰酸酯树脂/聚苯醚固化体系的表观活化能,使其固化反应可以在较低温度下进行。     

用DSC法研究环氧树脂/环氧封端酚酞聚芳醚腈的固化特性

利用差示扫描量热法研究了AG - 80环氧树脂和环氧封端酚酞聚芳醚腈 (简称E -PCE)共混物中固化剂含量对树脂基体固化反应温度、反应热的影响。此共混环氧树脂基体的最低固化反应温度为1 61 .3℃ ,固化反应表观活化能为 60 .66kJ/mol,固化反应级数为 0 .875。     

SiO_2/CE/BMI复合材料固化反应动力学的研究

通过示差扫描分析法(DSC)研究了SiO2/氰酸酯树脂(CE)/含有活性稀释剂的双马来酰亚胺树脂(BMI)复合材料的固化动力学,求得其固化工艺参数为:凝胶温度87.13℃,固化温度137.27℃,后处理温度203.58℃;用Kissinger法和Ozawa法求得其固化动力学参数为:表观活化能6.692kJ/mol,反应级数1.493,Arrhenius方程中的频率因子11.9445s-1。与CE/BMI体系对比表明,SiO2的加入可以降低CE/BMI体系的活化能,使其固化反应可以在较低温度下进行。     

端胺基液体丁腈橡胶改性环氧树脂的固化反应研究

研究了端胺基液体丁腈橡胶(ATBN)改性环氧树脂的固化反应动力学。由于ATBN具有活性端胺基,可与双酚A环氧在室温下固化并形成化学键合,根据Ellerstein法计算固化反应活化能为49.8kJ/mol,根据峰值法计算固化反应活化能为51.1kJ/mol。ATBN与环氧树脂的最佳固化温度为34～78℃。     

环氧树脂含量对氰酸酯热学性能的影响研究

采用示差扫描量热法(DSC)和热失重分析法(TGA)研究了环氧树脂含量对氰酸酯树脂固化反应特性、热稳定性以及热膨胀系数的影响。结果表明,环氧树脂的加入可有效降低改性体系的固化反应活化能,同时体系的热稳定性和尺寸稳定性有不同程度的削弱。当环氧树脂质量分数达到20%时,改性体系的表观活化能为65.4 kJ/mol,耐热温度指数为174℃,较纯氰酸酯树脂分别降低了25.8%和21.4%。当环氧树脂质量分数达到50%时,改性体系的热膨胀系数为65.3 922×10-6/℃(25～150℃),较纯氰酸酯树脂提高了8.13%。     

纳米SiO_2改性EP/BMI/CE树脂体系固化动力学研究

采用非等温差示扫描量热(DSC)法对纳米二氧化硅/环氧树脂/双马来酰亚胺/氰酸酯(nano-SiO2/EP/BMI/CE)树脂进行了固化反应动力学和固化工艺研究。通过Kissinger法和Ozawa法求得了nano-SiO2/EP/BMI/CE树脂体系固化反应动力学的表观活化能。结果表明:改性CE树脂体系的固化工艺参数为凝胶温度112℃、固化温度195℃及后处理温度213℃,进而确定了改性CE树脂体系的最佳固化工艺条件为"150℃/3 h→180℃/3 h→200℃/2 h";改性CE树脂体系的平均表观活化能为59.90 kJ/mol。     

取代烷基变化对芳炔单体及其聚合物性能影响

含硅芳炔聚合物是一类新型热固性树脂,通常以芳炔单体或其预聚物为原料通过热聚合获得,具有潜在应用前景。本文以不同取代烷基（正辛基、癸基、十六烷基）三氯硅烷和苯乙炔为原料,通过格氏反应合成相应含硅芳炔单体,借助红外和核磁光谱对单体结构进行表征,研究了取代烷基变化对单体流变性能和固化行为的影响;并通过热聚合制备相应芳炔聚合物,系统讨论了取代烷基变化对聚合物热稳定性、介电性能的影响。实验结果表明,随着取代烷基碳链长度增加,单体出现凝胶点时间从519s增加到1222s,单体固化反应活化能从143.90kJ/mol增加到173.05kJ/mol。热重分析显示,聚合物热分解残炭率受芳炔单体取代基数量和取代基链段大小影响,对聚合物微分热重曲线进行分峰拟合显示,随着取代烷基碳链长度增加,分解峰1温度从464.4℃增加到499.3℃,对应固化产物中共轭烯结构的断链分解及取代基分解。在2～18GHz频率范围内,三种聚合物介电常数实部在2.0～2.9之间,虚部在0.3以下,介电损耗正切值tanδ在0～0.15之间,相比传统工程塑料,显示更为优良的透波性能。     

邻苯二甲酸二烯丙基酯树脂固化特性的研究

运用示差扫描量热(DSC)法研究了邻苯二甲酸二烯丙基酯(DAP)树脂的固化反应历程。讨论了引发剂对DAP固化特性的影响,并由DSC曲线得到了DAP树脂的固化工艺和动力学参数。通过固化度、FT-IR的测试对DAP树脂在中温条件下的固化情况进行了研究。结果表明:在过氧化二异丙苯(DCP)固化体系中引入BPO可以使DAP树脂在更低温度下引发固化;在BPO、DCP用量均为2%的条件下,确定了体系的凝胶温度、固化温度、后处理温度分别为:100.5℃,124.3℃,137.8℃,表观活化能为129.3 kJ/mol,反应级数为0.950。固化度、FTIR的测试结果表明:DAP树脂在中温条件下可以固化得较完全。     

环氧改性氰酸酯树脂固化动力学的研究

采用示差扫描量热法(DSC)对缩水甘油醚类环氧树脂(E-51)与脂环族环氧树脂(R-122)共同改性的双酚A型氰酸酯(BADCy)树脂的固化反应历程进行了研究。由Kisserger方程求得共聚体系固化反应的表观活化能为60.5 kJ/mol,根据Crane理论求得固化反应级数为0.89,接近于1级反应。该体系起始固化温度为132.1℃,峰顶固化温度为168.7℃,终止固化温度为246.0℃。研究表明,环氧树脂可促进BADCy的固化,改性体系可在177℃以下实现较完全固化。     

咪唑促进双氰胺固化环氧树脂体系固化动力学

采用差示扫描量热(DSC)法研究了2-乙基-4-甲基咪唑(2E4MI)的含量对双氰胺(DICY)固化环氧树脂体系固化动力学的影响。非等温DSC测试结果表明,2E4MI能大幅度降低DICY固化环氧树脂所需要的温度和活化能,从而加快反应的进行。当2E4MI用量为0.2份时,活化能最低为84.2 kJ/mol且整体活化能随固化度的变化较小、固化更均匀。在2E4MI最佳用量(0.2份)下对固化体系进行等温DSC以及潜伏性测试,结果表明,该体系在160℃下20 min内可完成固化,室温储存15 d的固化度仅为0.146,说明其适合用作快速固化环氧树脂储存体系。     

邻苯二甲酸二丙烯酯的固化及其反应动力学

利用FTIR研究了邻苯二甲酸二烯丙酯(DAOP)在高温条件下的固化反应,采用DSC研究确定了2,3-二甲基-2,3-二苯基丁烷(DMDPB)/邻苯二甲酸二烯丙酯(DAP)体系的固化行为及其动力学参数。结果表明:DMDPB可在180~210℃下引发DAOP树脂的固化反应,且体系固化过程中放热平缓;DMDPB用量为2%时,体系的凝胶温度、固化温度、后处理温度分别为:173.19℃、195.72℃、209.20℃;其表观活化能为93.488 kJ/mol,反应频率因子为1.02×1010,表观反应级数为0.9223。     

EP基粉末涂料用固化促进剂的合成及固化动力学研究

以甲苯二异氰酸酯(TDI)和3-二甲氨基丙胺为单体、甲苯为溶剂,合成了一种环氧树脂(EP)基粉末涂料用固化促进剂甲苯-2,4-二[N,N-二甲氨基丙脲]。以凝胶时间为衡量指标,优选出促进剂的最佳用量。采用动态DSC(差示扫描量热)法研究了EP/固化剂/促进剂体系的固化反应动力学,并运用温度-升温速率(T-β)外推法求得该体系的固化工艺参数。结果表明:促进剂的最佳质量分数为3%(相对于EP而言),涂膜在165℃/5 min条件下可完全固化;EP/固化剂/促进剂体系的表观活化能为80.295 kJ/mol,反应级数为0.92,凝胶温度为64℃,固化温度为133℃,后固化温度为190℃。     

乙烯基树脂后固化制度的优化研究

采用DSC法研究了乙烯基树脂体系的固化动力学参数,并通过对该体系树脂浇铸体的固化度、力学性能、玻璃化转变温度的测试确定了最佳后固化制度。结果表明,该体系固化反应的表观活化能为56.27 kJ/mol,频率因子为4.96×107/s,反应级数为0.9;最佳后固化制度为100℃/1 h,此时固化度可达94.7%,弯曲强度可达102.6 MPa,拉伸强度可达64.1 MPa,玻璃化转变温度可达107.8℃。     

桐油制备C_(21)聚酰胺环氧固化剂的性能及固化反应动力学研究

以桐油的甲醇酯交换产物桐酸甲酯和丙烯酸为原料,通过Diels-Alder加成反应合成了C21二元酸单甲酯(TMAA),桐酸甲酯和丙烯酸的加成温度为180℃,反应时间3 h,比通用C21二元酸的合成反应温度低70℃。然后用C21二元酸单甲酯和不同多元胺酰胺化制备了3种不同胺值的C21二酸聚酰胺环氧固化剂。机械性能测试显示,C21二元酸聚酰胺和双酚A环氧树脂(DGEBA)的环氧固化物和C36二聚酸聚酰胺650C的DGEBA固化物相比,具有更高的机械强度和模量。胺值为496 mg/g的C21二元酸聚酰胺与DGEBA的固化产物拉伸强度达58.63 MPa,断裂伸长率为3.27%,弹性模量达2 635.84 MPa,弯曲强度达99.9 MPa。差示扫描热分析法(DSC)测得C21二元酸聚酰胺的DGEBA固化物的玻璃化温度分别为108、109和116℃,比C36二聚酸聚酰胺的DGEBA固化物的玻璃化温度高出50℃左右。n级反应机理求取的3种固化剂与DGEBA的固化反应活化能分别为62.179、56.551和59.761 kJ/mol,比C36二聚酸聚酰胺与DGEBA的固化反应活化能高出约10 kJ/mol。固化反应动力学得出固化剂与DGEBA的凝胶温度、固化温度和后固化温度分别为40、90和150℃左右。     

联苯酚醛环氧树脂固化动力学及热性能研究

以4,4'-二氨基二苯砜(DDS)为固化剂,采用非等温示差扫描量热法(DSC)研究了联苯酚醛环氧树脂(BPNE)的固化动力学。通过外推法确定了体系的固化工艺。采用Kissinger、Ozawa法计算出固化体系的表观活化能,根据Crane理论计算得到该体系的固化反应级数。采用DSC,热重分析(TGA)研究了固化物的耐热性。结果表明:BPNE的固化工艺为160℃/2h+200℃/2h+230℃/2h;固化反应的活化能约为61.86kJ/mol,指前因子为5.27×105min-1,反应级数为1.1;玻璃化转变温度(Tg)为167℃,其10%热失重温度为398.1℃,800℃残炭率为29.37%,与双酚A环氧树脂/DDS固化物相比,分别提高了22℃,11.71%。     

环氧树脂非等温固化动力学及其固化工艺的研究

采用差示扫描量热法（DSC）研究了N-乙基邻对甲苯磺酰胺/环氧树脂体系的固化过程,研究了不同配比对固化反应的影晌,固化度与固化温度的关系,计算了固化反应表观活化能和反应级数,确定了N-乙基邻对甲苯磺酰胺/环氧树脂体系的固化工艺。结果表明：不同升温速率下,体系固化温度有很大差异,随着升温速率的提高,固化温度增加。通过动力学计算得到体系最佳固化温度为90℃,固化时间为4~6 h,固化体系的活化能为29.1 kJ/mol,反应级数为0.81。