烯丙基化合物对双马来酰亚胺树脂的改性研究

为了得到综合性能更好的双马来酰亚胺(BMI)树脂,本文以二烯丙基双酚A(BA)和二烯丙基双酚S(BS)为共改性剂,对BMI树脂进行了改性,考察了共改性剂配比、固化后处理时间对改性BMI树脂体系的影响.采用动态力学分析(DMA)对改性后的BMl树脂浇铸体的热性能进行了初步分析.结果表明,BA/BS(摩尔比)为7/3的浇铸体的玻璃化转变温度(Tg)高达349.5℃,延长固化后处理时间可使浇铸体的Tg大幅提高.     

二元胺型苯并噁嗪/双马来酰亚胺共混树脂及其玻璃布增强的层压板

苯并噁嗪(BZ)和双马来酰亚胺(BMI)按照不同的配比进行共混固化。用FTIR、DSC、凝胶化时间、DMA、TGA、万能电子拉力机分别研究了BZ/BMI共混体系的固化行为以及BZ/BMI固化树脂的热性能和剪切强度等。结果表明BZ和BMI除了发生均聚反应,还发生苯并噁嗪开环生成的酚羟基和双马来酰亚胺的双键生成醚键的反应。BZ和BMI共混后,固化温度比各自的固化温度都低。BMI的加入提高了共混树脂的热性能,BZ/BMI固化树脂的T_g达289℃,T_d5达387℃,T_d10达422℃,800℃的残炭率达55.3%。另外,BMI的加入提高了BZ/BMI固化树脂的剪切强度,当BMI的含量为60％时,BZ/BMI固化树脂的剪切强度为12.44 MPa。进一步,制备了玻璃布增强的BZ/BMI层压板,并对其力学性能和断面形貌进行了研究。结果表明,当BMI用量为40%时,BZ/BMI层压板的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度分别达394 MPa、490 MPa、160 kJ·m^-2。     

腰果酚型/二胺型苯并恶嗪共混体系的性能研究

将腰果酚型苯并恶嗪(BOZ-Y)和二胺型苯并恶嗪(BOZ-M)按照不同的质量比进行溶液共混,并固化制备浇铸体。通过凝胶时间、粘度测试及DSC,DMA和TGA分析对产物性能进行了研究。结果表明:BOZ-Y的加入降低了BOZ-M树脂的粘度,改善了其加工工艺性。随着BOZ-Y树脂用量的增加,树脂共混体系的DSC固化反应峰值温度向低温方向移动,固化热焓呈减少趋势;而共混体系的力学性能、Tg,热失重温度及残炭率随之下降。     

新型咪唑衍生物固化促进剂对环氧/酸酐体系的催化活性

采用自制的一种新型含羟基咪唑衍生物固化促进剂(HPID),通过非等温差示扫描量热(DSC)法研究了该固化促进剂对环氧树脂(EP)/酸酐体系固化反应的催化活性,对比分析了无促进剂时及分别加入HPID和常用固化促进剂DMP–30时EP/酸酐体系的固化特征温度,并应用Kissinger和Crane方程对3种体系固化动力学进行了分析,同时研究了HPID用量对体系浇铸体玻璃化转变温度(Tg)的影响,并与DMP–30进行了对比。结果表明,HPID明显降低了无促进剂体系的固化反应表观活化能和固化特征温度,其对EP/酸酐体系固化反应的促进作用与DMP–30相近,随HPID用量增加,浇铸体的Tg下降。当HPID用量为1.5份时,体系固化反应的表观活化能为76.821 kJ/mol,反应级数为0.913 4,反应较为复杂,相应浇铸体的Tg达到181.01℃,比加入DMP–30的浇铸体提高了31.48℃,耐热性得到明显提高。     

高性能苯并噁嗪模塑复合材料的研究

研究了一种适用于模压的苯并噁嗪(BOZ)树脂,并采用凝胶渗透色谱(GPC)法、红外光谱(FT-IR)法、差示扫描量热(DSC)法和热失重分析(TGA)法等对其结构和热性能进行了分析。研究结果表明:BOZ树脂具有适宜的黏度和凝胶时间,可满足模压工艺的要求;采用Kissinger和Crane方程计算得到BOZ树脂体系固化反应的活化能为188.62 kJ/mol、反应级数为0.96;BOZ树脂体系的耐热性较好,其900℃时的残炭率为66.90%。     

BMI对苯并噁嗪树脂的改性

用具有优良热性能的双马来酰亚胺(BMI)改性苯并噁嗪(BOZ)树脂,制备了BOZ/BMI树脂。采用旋转黏度计和热重分析仪研究了BMI对BOZ树脂流变性能及热稳定性能的影响,并建立了等温黏度流变模型。结果表明:BOZ/BMI树脂的热稳定性能显著提高,w(BMI)为20%的BOZ/BMI树脂在800℃时的残炭率为44.56%,远高于BOZ树脂的35.12%;采用等温黏度流变模型可预测BOZ/BMI树脂任意时间与温度条件下的黏度数据。     

不同结构的含硅芳炔树脂共混改性研究

含硅芳炔(PSA)树脂是一种新型耐高温树脂,固化后具有优良的力学性能和透波性。PSA树脂一般采用格氏试剂法制备,该方法制备的PSA(PSA-G)树脂固化后交联密度高,脆性较大。锌粉催化法是一种新型、高效的PSA合成方法。该方法合成的PSA(PSA-Zn)树脂末端含有部分烯键,树脂粘度低,交联密度小,脆性相对较小,但耐热性相对PSA-G树脂有所降低。采用PSA-G共混PSA-Zn得到改性树脂,研究了改性树脂的固化工艺、粘度、耐热性以及PSA-Zn质量分数为70%的改性树脂复合材料和树脂浇铸体的力学性能。研究结果表明PSA-Zn含量为70%的共混树脂粘度较低,为122m Pa·s;热分解5%时的温度(Td5)达564℃,耐热性较好;复合材料具有良好的力学性能,浇铸体弯曲强度比PSA-G提高了11%。     

改性氰酸酯类耐高温胶粘剂的研究

以双马来酰亚胺(BMI)、双酚A型氰酸酯(BADCy)和苯并噁嗪(BOZ)树脂为基体树脂,纳米二氧化硅(nano-SiO2)为填料,制备耐高温胶粘剂。采用非等温差示扫描量热(DSC)法、Kissinger法和Ozawa法研究了nano-SiO2/BOZ/BMI/BADCy共聚物的固化动力学过程。结果表明:当m(BOZ)∶m(BMI)∶m(BADCy)=1∶1∶2、w(nano-SiO2)=3%时,相应BOZ/BMI/BADCy胶粘剂的表观活化能(47.82 kJ/mol)低于无nano-SiO2体系(59.17 kJ/mol),并具有良好的耐高温性能;在250℃时用该胶粘剂胶接硅钢片,胶接件经250℃老化1 000 h后,其剪切强度仍保持稳定。     

改性BMI/苯并噁嗪树脂固化反应特性研究

以双马来酰亚胺(BMI)作为苯并噁嗪(BZ)树脂的改性剂,采用非等温差示扫描量热(DSC)法及Freeman-Carroll法研究了改性BMI/BZ树脂体系的反应特性和固化反应动力学过程。结果表明:改性BMI/BZ树脂体系的凝胶时间随BMI用量增加而缩短;改性BMI/BZ树脂体系的固化反应只有一个放热峰,其峰顶温度(230℃左右)明显低于纯BZ体系,并且与BMI用量无关;改性BMI/BZ树脂体系的固化反应近似于1级反应,当w(BMI)=30%~50%时,所建立的固化反应动力学模型在10℃/min时能较好描述改性树脂体系的固化反应过程。     

聚三唑酯树脂的合成及其性能

通过酯化反应合成丁二酸二炔丙醇酯(DPS)、间苯二甲酸二炔丙醇酯(DPIP)、对苯二甲酸二炔丙醇酯(DPP),与三官能团叠氮化合物(TAMTMB)反应,制备了3种热固性聚三唑酯(PTAE)树脂,研究了树脂的加工特性、固化行为、树脂固化物的力学性能,制备和表征了T700单向碳纤维增强PTAE树脂复合材料。结果表明,PTAE树脂具有良好的加工性能,可在较低温度(80℃)下固化;固化后的PTAE树脂的玻璃化转变温度(Tg)受主链结构影响,3种树脂的Tg均高于140℃,浇铸体弯曲强度高于170 MPa,T700单向纤维增强PTAE树脂复合材料的常温弯曲强度高于1500 MPa。     

有机硅改性松香基环氧树脂的制备及阻燃性能

制备了聚甲基苯基硅氧烷（PMPS）改性松香基乙二醇二缩水甘油醚AR-EGDE。红外光谱(IR)、核磁共振（¹³C NMR）和环氧值测试结果表明有机硅成功接枝至环氧树脂。同时,将PMPS与AR-EGDE充分混合得到物理改性树脂。通过力学性能和极限氧指数测试探讨了改性方法对改性树脂力学及阻燃性能的影响：化学改性优于物理改性及未改性的AR-EGDE。热失重、炭层分析表明,PMPS改性的树脂在受热和燃烧过程中,都能形成含硅炭层,该炭层可延缓内部材料热分解,同时阻止可燃裂解气体的释放和熔滴发生,从而提高材料的耐热和阻燃性能。物理改性松香基环氧,燃烧时无法形成有效富硅炭层覆盖于底部材料,从而使其阻燃性劣于化学改性。     

有机硅改性酚醛型环氧固化剂及其固化产物性能的研究

通过聚甲基三乙氧基硅烷(PTS)与环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷缩合产物对线型酚醛树脂进行接枝改性,并将其改性产物用于固化环氧树脂。通过制备一系列不同比例改性酚醛树脂并分别与环氧树脂固化。所得的环氧固化产物进行冲击强度、玻璃化转变温度、热失重等测试,结果表明,改性固化产物比未改性固化产物玻璃化转变温度提高了约30℃,冲击强度最高提高了36.6%,高温热稳定性也显著增强。改性产物实现了热稳定性和韧性的综合提升。     

聚苯基甲氧基硅氧烷改性环氧树脂的阻燃性能研究

采用氧指数(LOI),UL-94,热失重(TGA)等手段考察了聚苯基甲氧基硅氧烷(PPMS)改性对环氧树脂(E-20)固化体系阻燃性能的影响.相比未改性环氧体系,当m(E-20)∶m(PPMS)=73∶时,改性环氧体系的LOI由纯E-20环氧树脂的17.5%上升到21.5%;水平火蔓延速率由36.23 mm/min降低到26.60 mm/min;质量损失为5%时的热分解温度由134.7℃上升到163.0℃,750℃时残炭量由0.21%增加到25.79%.此外,还通过红外光谱对燃烧后的残炭结构进行了分析,探讨了相关阻燃机理.     

Intrinsic flame-retardant epoxy resin composites with benzoxazine: Effect of a catalyst and a low curing temperature

Three kinds of inherent flame-retardant epoxy resin (EP) composites with 20 wt % benzoxazine (BOZ) were prepared with different curing processes with 2-methyl-1H-imidazole (MI) as a catalyst or/and changes in the curing temperature. The effects of the curing process on the flame retardancy, thermal stability, mechanical properties, and curing behaviors were investigated. The composite with added MI cured at low temperature (EBM–LT) had the best properties. It possessed a 35.3% limiting oxygen index and achieved a UL 94 V-0 rating. Thermogravimetric analysis indicated that EBM–LT had the best thermal stability among the three kinds of EP composites with BOZ. The EP composites with BOZ mainly displayed a condensed-phase flame-retardant mechanism. The mechanical properties improvement was attributed to the formation of a heterogeneous network. Differential scanning calorimetry indicated that MI reacted with EP and catalyzed the homopolymerization of BOZ, and EP reacted with BOZ. Fourier transform infrared spectroscopy analysis indicated that curing at lower temperature caused the formation of more homopolymers of BOZ. The relationship of the curing process, network structure, and properties of EP composites with BOZ was established; this could help with the design of high-performance EP composites with BOZ. © 2019 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2019 , 136, 47847.     

Hydrolytic stability and crystallinity of cured urea-formaldehyde resin adhesives with different formaldehyde/urea mole ratios

This study investigated the relationship between the hydrolytic stability and the crystalline regions of cured UF resins with different formaldehyde/urea (F/U) mole ratios to better understand the hydrolysis of cured urea-formaldehyde (UF) resin adhesives responsible for its formaldehyde emission in service. As the F/U mole ratio decreased, the hydrolytic stability of cured UF resins improved, but decreased when the particle size of the resin was reduced. To further understand the improved hydrolytic stability of cured UF resin with lower F/U mole ratios, X-ray diffraction (XRD) was extensively used to examine the crystalline part of cured UF resins, depending on F/U mole ratios, cure temperature and time, hardener type and level. Cured UF resins with higher F/U mole ratios (1.6 and 1.4) showed amorphous structure, while those with lower F/U mole ratios (1.2 and 1.0) showed crystalline regions, which could partially explain the improved hydrolytic stability of the cured UF resin. The crystalline part intensity increased as cure temperature, cure time and hardener content increased. But the 2θ angles of these crystalline regions did not change, depending on cure temperature and time, hardener type and level, suggesting that the crystalline regions of the cured UF resin were inherent. This study indicates that the crystalline regions of cured UF resins with lower F/U mole ratio contribute partially to the improved hydrolytic stability of the cured resin.     

基于含硅多芳炔化合物制备新型聚三唑树脂

以含硅多芳炔化合物(PSA)与1,3,5-三叠氮甲基-2,4,6-三甲基苯(TAMTMB)为原料,通过1,3-偶极环加成反应制备了新型含硅聚三唑树脂Si-PTA3,考察了树脂的流变性能、固化行为、热性能及单体配比对其热性能的影响。采用模压法制备了单向T700碳纤维增强的Si-PTA3树脂复合材料T700/Si-PTA3,测定了其力学性能。结果表明,Si-PTA3树脂具有良好的加工性能,可在80℃下固化,耐热性较好;炔基与叠氮基摩尔比为1.1:1.0时树脂固化物的热性能最好,玻璃化转变温度达334℃,在氮气中热失重5%时的温度达351℃;复合材料T700/Si-PTA3常温下的弯曲强度高于1670 MPa,250℃时弯曲强度保留率超过67%。     

双邻苯二甲腈改性环氧及其玻纤复合材料制备

采用双邻苯二甲腈树脂(BAPh)对环氧树脂E-44(EP)进行改性,同时制备了BAPh/EP/玻纤复合材料。采用示差扫描量热仪,热重分析,力学性能测试及氧指数仪研究了改性树脂的热性能、力学性能及阻燃性能,并对BAPh/EP/玻纤复合材料的力学性能进行了表征。结果表明,当BAPh质量分数达到50%时,改性树脂固化物在空气中的起始分解温度达到377.6℃,比纯环氧提高74.3℃,氧指数达到34.5%,复合材料的弯曲性能指标达到最大,添加双邻苯二甲腈后环氧树脂的耐热性、力学性能和阻燃性能得到了明显改善。     

双酚二胺型苯并噁嗪树脂的合成及表征

以双酚、甲醛和二胺为主要原料,以甲苯为溶剂,合成了苯并嗪(BOZ)中间体。采用红外光谱(FT-IR)技术对其结构进行了表征,同时采用差示扫描量热(DSC)法和热重分析(TGA)法对其固化过程及热稳定性能进行了研究。结果表明:双酚二胺类BOZ体系具有较宽的固化峰,其在200℃左右开始开环固化,具有良好的加工性能;700℃时的残炭率均超过40%(其中AFMDA体系为65%),耐温指数为185℃,说明该双酚二胺类BOZ体系是一种良好的耐高温材料,可以用于耐高温胶粘剂的制备。