改性己二胺柔性固化剂的合成与性能研究

采用二官能度环氧树脂对己二胺进行改性,得到了一种含多段长亚甲基链段的柔性固化剂。利用红外光谱表征其基本结构,通过60℃下的在线红外检测以及不同温度下固化时间对力学强度影响的分析,初步确定了其最佳固化工艺条件为80℃×6h。通过热重分析法（TG）测试了不同固化剂用量的固化产物热稳定性,并采用差示扫描量热法（DSC）研究了该固化剂固化时放热状况,进一步得到并验证了前面工作的正确性。以环氧树脂E-44为主体树脂,分别对其固化物在-196℃、室温、60℃下的剪切强度、90°剥离强度进行探讨。当主体树脂与固化剂按1∶0.5质量比混合时,其在各温度下的拉伸剪切强度分别为16.84MPa、14.73MPa和13.52MPa,可满足实际应用的要求。     

二胺固化剂对无溶剂封闭型聚氨酯树脂性能的影响

以聚氧化丙烯多元醇(PPG-2000/PPG-3000)、甲苯二异氰酸酯(TDI-80)及丁酮肟(MEKO)为原料合成无溶剂封闭型聚氨酯树脂。以液体二元胺为固化剂,研究了3,3'-二甲基-4,4'-二氨基二环己基甲烷(DMDC)、4,4'-二氨基二环己基甲烷(PACM)和异佛尔酮二胺(IPDA)对固化物性能的影响。热失重分析(TGA)表明,封闭型聚氨酯/固化剂165℃以下可实现解封与固化反应。氨基与NCO基摩尔比为1∶1时,封闭型聚氨酯树脂/DMDC固化物的模量及强度最高,封闭型聚氨酯树脂/IPDA固化物的模量最低。     

汽车用耐高温结构胶的研制

以双组分环氧树脂(EP)为基体树脂、4,4′-二氨基二苯砜(DDS)改性双马来酰亚胺(BMI)为固化剂,采用共混法制备出一种汽车同步器用耐高温结构胶。采用差示扫描量热(DSC)法、热重分析(TGA)法和动态力学分析(DMA)法考察了不同固化工艺和不同配方对结构胶的粘接性能、耐热性能及耐冻融循环性能等影响。结果表明:当m(双组分EP)∶m(预聚体或固化剂)=1.0∶1.0以及采用阶梯升温固化工艺"150℃/1 h→180℃/2 h→200℃/1 h"时,该结构胶具有良好的粘接性能(用于碳纤维与金属间粘接时)和工艺性能,其室温剪切强度为33.9 MPa、180℃剪切强度为23.7 MPa;该结构胶可在低于180℃环境中长期使用,并完全满足汽车同步器的使用要求。     

新型柔性固化剂的合成与性能表征

环氧树脂具有优良的热稳定性、电绝缘性能和物理、机械性能,但其固化后较脆、不耐冲击和容易应力开裂。本文提出在合成一种新型柔性环氧树脂固化剂,通过与环氧树脂固化反应后提高环氧树脂韧性的改性思路,达到提高环氧树脂韧性而不降低树脂固化物的强度和模量的目的。研究结果表明,当柔性固化剂的用量为质量百分含量在10%~15%之间时韧性达到最大。对于使用柔性固化剂固化环氧树脂,当柔性固化剂的用量为环氧树脂质量百分含量的10%时达到最大值,冲击韧性和断裂韧性分别比纯环氧树脂提高了33.3%和96.3%。柔性固化剂的用量为环氧树脂质量百分含量的10%时,在-50℃时冲击韧性大小为19.5k J·m-2,而此时纯环氧树脂的冲击韧性仅为7.96k J·m-2。     

风机叶片用环氧树脂固化因素研究

采用DOE法将树脂型号、模具初始温度和固化温度三因素三水平进行试验设计,分析其对固化度和固化物拉伸强度的影响,并采用DSC法对优选固化条件进行了验证.结果表明,影响固化度和固化物拉伸强度的主次因素为树脂/固化剂型号>固化温度>模具温度.模具温度50℃和固化温度80℃时,其固化度较大,固化物拉伸强度较优;利用DSC测得的...     

环氧树脂/氰酸酯树脂体系的改性研究

为增加环氧树脂/氰酸酯树脂体系(EP/CE)的韧性,向EP/CE树脂体系中引入第三组分——双酚A(BPA)。采用傅里叶转换红外光谱、差式扫描量热仪研究了BPA对EP/CE固化温度与固化机理的影响,测定了固化物的力学性能和耐湿热性。结果表明,BPA的加入改变了EP/CE树脂体系固化历程,引起EP/CE树脂体系固化温度明显下降。BPA在EP/CE树脂体系内可形成大量的—C—O—C—键,与EP/CE树脂体系形成互穿网络,提高了EP/CE的韧性。随着体系中BPA含量的增加,其力学性能提高,吸水率有所下降。当CE∶EP∶BPA质量比为7∶3∶0.75时,其拉伸强度提高27.3%,冲击强度提高34.7%,吸湿率降为1.2%。     

聚氨酯预聚体接枝环氧树脂的制备及固化性能研究

采用分步法合成了聚氨酯(PU)预聚体/环氧树脂(E-51)接枝共聚物(g-PU/EP),以自制二聚酸聚酰胺为固化剂,对固化体系的固化性能进行了研究。结果说明:当PU预聚体/E-51质量比为20∶100时,固化体系的剪切强度(铝-铝)最大为14.1 MPa;SEM分析结果表明,接枝后固化物呈典型韧性断裂;TG分析表明,接枝改性对固化物耐热性的影响较小。     

聚氨酯预聚体接枝环氧树脂的制备及固化性能研究

采用分步法合成了聚氨酯(PU)预聚体/环氧树脂(E-51)接枝共聚物(g-PU/EP),以自制二聚酸聚酰胺为固化剂,对固化体系的固化性能进行了研究。结果说明:当PU预聚体/E-51质量比为20∶100时,固化体系的剪切强度(铝-铝)最大为14.1 MPa;SEM分析结果表明,接枝后固化物呈典型韧性断裂;TG分析表明,接枝改性对固化物耐热性的影响较小。     

可低温快速固化双组分环氧树脂胶粘剂的制备

以低黏度改性双酚A型环氧树脂(牌号EP116)、双酚F型环氧树脂(牌号EP162)为主体树脂,通过对双组分EP(环氧树脂)胶粘剂的主体树脂和固化剂进行选择与优化,制备了可低温快速固化的双组分EP胶粘剂。研究结果表明:当A组分的主体树脂中m(EP116)∶m(EP162)=1∶1、混合脂肪胺6610(含苯环)为固化剂和w(增韧剂聚丙二醇)=4%(相对于EP总质量而言)时,胶粘剂具有相对较好的低温(0℃)固化性能,表干时间为30 min,并且可4 h硬化;固化2 d后,胶粘剂固化物的冲击强度为10.084 k J/m2,拉伸强度、拉伸剪切强度和压缩剪切强度分别为25.34、12.60、14.90 MPa。     

预浸料用中温固化环氧树脂体系的制备

中温固化环氧树脂基复合材料具有成型温度适中、成型周期短、韧性高等优点,是复合材料应用领域的研究热点。通过筛选不同牌号环氧树脂,调节配方中树脂、固化剂、增韧剂以及增塑剂的含量,研制出一种中温固化并适用于热熔法制备预浸料的环氧树脂体系。考察了树脂体系的胶膜状态、黏度-温度曲线、DSC曲线特性,最终选定的树脂配方为双酚A型环氧树脂CYD-011、双酚A环氧树脂E-44与邻甲酚醛环氧树脂CYDCN-205的质量比为3∶5∶2。对由其制备的预浸料和复合材料的力学性能进行了测试,结果表明,由该树脂体系制备的预浸料综合性能优异,具有强度高、韧性好和适用期长等特点,各项指标均很好地满足了厂家对材料的要求。     

低粘度酚醛改性胺环氧固化剂的性能研究

采用非等温DSC法对自制的低粘度酚醛改性胺固化剂与环氧树脂的固化反应工艺参数进行了推导,并通过测试体系的固化度加以验证。固化物采用红外光谱进行了表征,同时测定了浇注体的力学性能、热性能(TG),并通过扫描电镜(SEM)对拉伸断裂面的表面形貌进行了观察。结果表明:环氧树脂E-51与自制固化剂的质量比为100∶35,固化工艺条件为常温/24 h+80℃/2 h时,体系力学性能最佳,拉伸强度55.2 MPa、弯曲强度92.8 MPa、压缩强度83.0 MPa,断裂伸长率2.2%,Tg达到280.3℃。该固化剂粘度低、耐热性好、具有很好的柔韧性,可用于建筑结构胶。     

一种无溶剂环氧地坪面漆固化剂的研制

以D-230(聚醚胺)为固化剂主体,并引入与D-230协同效应良好的N-AEP(N-壬基酚),再以DMP-30[2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚]为固化反应的促进剂,辅以苯甲醇为韧性调节剂,制备无溶剂环氧面漆固化剂;然后采用单因素实验法优选出制备该固化剂的最优配方。研究结果表明:该固化剂能常温固化环氧面漆,其性能可达到GB/T 22374—2008《地坪涂装材料》标准要求;且生产制造简便,不需反应釜。当m(D-230)∶m(N-AEP)∶m(DMP-30)∶m(苯甲醇)=50∶25∶15∶10时,该固化剂的综合性能最好,适用于以E-51为基体树脂的无溶剂地坪面漆的常温固化。     

聚酰胺和腰果酚类固化剂对环氧树脂固化性能的影响

以环氧树脂(EP)为基体,低Mr(相对分子质量)聚酰胺(650)、腰果酚为固化剂,加入适量的水泥、石膏粉或滑石粉等填料,制备了EP胶粘剂。研究结果表明:650/EP体系的固化速率大于腰果酚/EP体系,前者的硬度高于后者;650和腰果酚混合使用会较大程度提高EP固化物的韧性,但固化剂类型对EP固化物压缩强度和拉伸剪切强度的影响并不显著;当m(650)∶m(腰果酚)=20∶30时,EP固化物的综合性能相对最好;增塑剂的加入能缩短固化时间、提高EP固化物的力学性能,而填料的加入可提高EP固化物的硬度、降低成本。     

促进剂对低温固化剂-环氧树脂体系性能的影响

分别选用二乙烯三胺和间二甲苯二胺与甲醛、腰果酚按照不同比例反应制得13种改性胺环氧低温固化剂,通过剪切强度,反应活化能和固化度测定以及红外光谱分析研究了不同促进剂DMP-30用量对环氧树脂及上述胺体系的物理性能、固化过程及固化产物性能的影响。结果表明:DMP-30与环氧树脂/胺体系具有一定的匹配性,促进剂具有正负效应。对于环氧和改性胺反应配比n(腰果酚)∶n(间二甲苯二胺)∶n(醛)=1.0∶1.0∶1.0的体系而言,促进剂的最佳添加质量分数为2%。     

耐水级MUF的固化特性对胶合板胶接性能的影响

采用一步法制备耐水级的三聚氰胺/脲醛树脂(MUF),并对缩聚阶段的n(F)∶n(U1)比例、固化剂的种类等对固化物的热性能和力学性能的影响进行了探讨。结果表明:固化物的力学性能随着固化体系的不同而异;对A固化体系(氯化铵、甲酸)而言,其峰值温度最低,固化速率最快,固化比较完全,胶接强度最高;而对潜伏性的C固化体系(氯化铵、甲酸、对苯磺酸)而言,其甲醛释放量最高,固化速率最慢。随着缩聚阶段n(F)∶n(U1)比例的增加,固化物的胶接强度增加、甲醛释放量降低。当n(F)∶n(U)=1.3∶1、n(F)∶n(U1)=1.9∶1和V(A固化剂)∶m(胶液)=6 mL∶100 g时,胶合板的综合性能最好;此时,胶合板的胶接强度为0.80 MPa,甲醛释放量(为0.35 mg/L)达到了E0级的国家标准。     

NCO含量对单组分聚氨酯树脂性能影响

以聚氧化丙烯二醇、聚四氢呋喃二醇、甲苯二异氰酸酯和噁唑烷潜固化剂为原料制备单组分聚氨酯树脂。通过红外光谱、固化时间、力学性能、吸水率和粘接强度测试等表征手段研究了预聚物NCO含量对单组分聚氨酯树脂结构与性能的影响。结果表明,随着NCO含量的增加,固化时间增加,硬度、拉伸强度和断裂伸长率逐渐增加,吸水率先降低后升高,粘接强度先增加后降低;当NCO质量分数为8%时,单组分聚氨酯树脂的综合性能达到最优。     

含水不饱和聚酯的动态流变行为和微观结构

使用三乙醇胺(TEA)和Span80复合乳化剂制备含水不饱和聚酯树脂,改变水/乳化剂的比率(W/E)和TEA∶Span80复合比例,通过动态流变法研究含水不饱和聚酯树脂乳液的流变性质,结合光学显微镜和SEM扫描电镜分析微观结构,并测试固化树脂材料的力学性能。实验表明在一定含水量和乳化剂复合比例下,可以制备出乳胶粒子界面膜强度高,粒子数密度高,分布均匀,且乳液稳定性好的含水不饱和聚酯(WCUP)树脂,得到力学强度高的固化树脂,并得到了复合乳液黏度随应力和频率的流变规律。最佳配比TEA∶Span80=9.0∶1.0,W/E=19.2时,其树脂固化体系的拉伸强度和冲击强度比单使用TEA体系分别提高了34%和67%。     

非异氰酸酯聚氨酯固化剂的制备及性能研究

以间苯二酚二缩水甘油醚为原料,通过CO2插入法合成环碳酸酯化合物（RDGEC）。将其与聚醚胺（D230）聚合,调控比例,制备了系列非异氰酸酯聚氨酯（NIPU）固化剂。详细考察了NIPU与双酚A环氧树脂（E-51）共混体系的固化动力学,对固化试样的粘接性能、热机械性能、热稳定性及断裂面的微观状态进行了研究。研究结果表明：成功制备了RDGEC和系列NIPU固化剂;调控RDGEC与D230反应比例对NIPU的固化反应活性影响较小,但能够有效改变固化体系韧性程度,确定固化工艺为50℃/2 h+100℃/2 h;NIPU与E-51混合固化体系对铝合金具有优异的粘接性能,调控RDGEC与D230比例至1∶1.75时,25℃剪切强度和70℃剪切强度分别为36.98和14.51 MPa,25℃下90°剥离强度达到6.08 kN/m,粘接性能达到最佳;该系列固化试样均表现出优异的热机械性能和热稳定性。     

磷杂吖嗪类高效阻燃环氧树脂的制备与表征

合成了一种5,10-二氢-磷杂吖嗪-10-氧化物(DPPA)的二氨基衍生物(DPPA-NH_2),采用傅里叶红外光谱和核磁氢谱对其结构进行了表征。将DPPA-NH_2作为4,4-二氨基二苯基甲烷(DDM)的共固化剂引入到环氧树脂E-51中,对其固化物的阻燃性能、力学性能和热稳定性能进行测试。结果表明,DPPA-NH_2对环氧树脂具有高效阻燃作用,当DPPA-NH_2添加量为质量分数2.0%时,固化物的LOI高达33.3%,垂直燃烧通过UL-94 V-0等级,且弯曲强度和拉伸强度分别提升了11.4%和20.2%,热稳定性基本保持。     

双酚A型环氧树脂/芳香胺固化体系的固化动力学研究

分别以4,4‘-二氨基二苯甲烷（DDM）和4,4‘-二氨基二苯砜（DDS）为固化剂，采用非等温差示扫描量热法（DSC）研究了E-44和E-51两种双酚A型环氧树脂的固化反应动力学。收集与分析了在25～350℃范围内分别以5、10、15、20℃/min的升温速率进行固化的反应参数，然后采用Starink法计算得到不同环氧固化体系的表观活化能。同时，借助各固化体系的动态流变性能，分析了双酚A型环氧树脂/芳香胺固化体系的固化反应机理，并选用双参数自催化模型计算了各固化体系的反应速率方程。研究结果表明：当环氧固化体系的固化剂不同时，采用DDM作为固化剂的环氧固化体系（E-44/DDM、E-51/DDM），其表观活化能均低于添加DDS固化剂的环氧体系；选用同种固化剂（DDM或DDS）时，E-51树脂体系的表观活化能均低于E-44树脂固化体系。反应速率方程结果显示，该双参数自催化模型与实际试验结果的吻合性良好，可用于描述双酚A型环氧树脂/芳香胺固化体系的固化历程。