水性含磷环氧化合物的合成与性能

对9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)改性合成水性含磷环氧化合物。首先,以酚醛环氧树脂F-51和DOPO(初始F-51环氧基与DOPO摩尔比为3∶2)合成出F-51-DOPO加成物。然后,在摩尔比(n(F-51-DOPO的环氧基)/n(MEA))为1∶1下,F-51-DOPO加成物与乙醇胺(MEA)反应合成出F-51-DOPO-MEA加成物;最后,在摩尔比(PEGGE环氧基/F-51-DOPO-MEA)为2∶1下,F-51-DOPO-MEA加成物与聚醚醇二缩水甘油醚(PEGGE)反应,合成了F-51-DOPO-MEA-PEGGE加成物。性能研究结果表明,其在室温下能均匀分散于水性体系中,与涂膜中的环氧树脂基材相容性良好;并可使涂膜在保持良好硬度前提下,耐冲击性明显得到提高。热重分析结果表明,其可使固化涂膜在450~800℃高温下的残炭率和耐热性显著提高。氧指数测定结果表明,其能有效提高水性环氧树脂材料的极限氧指数(LOI)及阻燃性能。     

水性环氧固化剂的合成及性能

以三乙烯四胺(TETA)和液体环氧树脂(EPON828)为原料,在物料摩尔比(TETA/EPON828)为2 2/1,反应温度为 65℃,反应时间为 4h的工艺条件下合成 EPON828 TETA加成物。然后用具有多支链柔韧性链段的 C12 ~ 14 叔碳酸缩水甘油酯(CARDURA E -10) 在反应温度为70℃,反应时间为 3h的工艺条件下对 EPON828- TETA加成物进行封端改性。探讨了中和度对所合成的水性环氧固化剂的粒径及稳定性的影响。CARDURA E- 10 改性后的水性环氧固化剂与液体环氧树脂在室温下固化所形成的涂膜性能良好,其柔韧性和耐冲击性优于用传统封端改性剂 BGE 或CGE改性水性环氧固化剂所形成的涂膜。     

室温固化柔韧性水性环氧固化剂的合成与性能

拟合成一种室温固化柔韧性水性环氧固化剂。首先在工艺条件(TETA/EPON 828摩尔比为2.2/1,反应温度65℃,反应时间4.0 h)下,滴加液体环氧树脂EPON 828到三乙烯四胺(TETA)的丙二醇甲醚(PM)溶液中,对TETA扩链反应,合成出TETA-EPON 828加成物;然后在反应温度70℃,反应时间3h的条件下,滴加聚醚多元醇二缩水甘油醚(DGEPG)到TETA-EPON 828加成物的PM溶液中再进行扩链反应,合成出TETA-EPON 828-DGEPG加成物,最后除去大部分PM溶剂后,在55℃左右,滴加蒸馏水到TETA-EPON 828-DGEPG加成物中,将其稀释到固含量为52%左右。所合成出的水性环氧固化剂与液体环氧树脂所形成的双组分室温固化涂膜,具有良好的柔韧性和耐冲击性。并用水溶解性实验及红外光谱等对TETA-EPON 828-DGEPG进行了表征。     

环氧树脂水性化及其特性的研究

通过化学改性方法将环氧树脂E-44与油酸进行酯化反应,在与马来酸酐加成合成一种阴离子型水性环氧树脂.研究了酯化反应过程中反应温度、反应时间和酯化率的关系;探讨了反应物配比对水性环氧树脂水分散性,稳定性及固化性能的影响.利用红外光谱对产物结构进行表征.结果表明:环氧树脂E-44与油酸等摩尔比,反应温度130℃,反应时间4～5h所制得水性环氧树脂性能最好且体系不含有机溶剂.     

自乳化水性环氧树脂的合成

用2,2-二羟甲基丙酸和甲苯二异氰酸酯与双酚A型环氧树脂主链上的仲羟基反应,在环氧树脂主链上引入-COOH基团,制得水性环氧树脂。通过红外光谱分析了产物的结构;讨论了反应溶剂、温度、时间、反应物配比等因素对反应结果的影响。并通过正交试验确定了合成自乳化水性环氧树脂的最优条件。试验结果表明,以丙酮为溶剂,反应温度50℃左右,反应时间4.5h,m(2,2-二羟甲基丙酸)∶m(甲苯二异氰酸酯)∶m(E-44)∶m(二月桂酸二丁基锡)=12∶17∶100∶0.2,制得的水性环氧树脂具有良好的水分散性和优异的固化性能。     

自乳化水性环氧树脂的合成

用马来酸酐与双酚A型环氧树脂主链上的仲羟基进行醇解反应,在环氧树脂主链上引入亲水性-COOH基团,制得水性环氧树脂。通过红外光谱分析了产物的结构;讨论了反应溶剂、温度、时间、反应物配比等因素对反应结果的影响。并通过正交试验确定合成自乳化水性环氧树脂的最优条件。试验结果表明,以醋酸丁酯为溶剂,反应温度130℃,反应时间4 h,m(马来酸酐)∶m(E-44)=8.6∶100,制得的水性环氧树脂,接枝率(RGH)为86.09%,环氧保留率(RRE)为96.69%,具有良好的水分散性和优异的固化性能。     

非离子型水性环氧树脂乳液的研制及性能研究

采用环氧树脂E-51与不同分子质量的聚乙二醇(PEG)反应合成一系列高分子非离子型环氧树脂乳化剂,并采用相反转法制备水性环氧树脂乳液,考查了PEG分子质量、E-51与PEG摩尔比、反应时间、乳化剂用量及乳化条件对水性环氧树脂乳液的黏度、稳定性、粒径的影响。结果表明:以过硫酸钾为引发剂,n(E-51)∶n(PEG-2000)=1∶1,在180℃下反应4h合成的乳化剂具有较好的乳化效果;乳化剂用量为20%,乳化温度60℃,分散机转速为3000r/min时,乳液粒径可达1.026μm且分布较窄,乳液黏度适中,具有较好的离心稳定性和储存稳定性。     

水性上浆剂对碳纤维表面及碳纤维/环氧树脂复合材料界面性能的影响

以4,4'-亚甲基双(异氰酸苯酯)(MDI)为扩链剂, 将Triton X-100(TX-100)引入到双酚A二缩水甘油醚(DGEBA) 中, 设计合成水性碳纤维上浆剂(DGEBA-MDI-TX-100), 并利用合成的水性上浆剂对碳纤维表面进行改性。在此基础上, 以环氧树脂为基体, 制备碳纤维/环氧树脂复合材料, 研究了水性上浆剂改性碳纤维对碳纤维表面性能及其复合材料界面性能的影响。结果表明:与未经处理的碳纤维相比, 经过上浆剂改性后的碳纤维润湿性能得到了较大的提高, 与环氧树脂的接触角下降了 9.1%;与环氧树脂复合后制备的复合材料的界面剪切强度提高了64.7%。      

水性UV固化涂料用多羟甲基苯酚丙烯酸酯的合成

以多羟甲基苯酚钠和丙烯酰氯为原料,合成了适用于水性UV固化涂料的多羟甲基苯酚丙烯酸酯,通过红外光谱表征了产物的化学结构。探讨了物料比、反应温度、反应时间和催化剂用量等因素对产物产率的影响,结果表明:当n(多羟甲基苯酚钠)∶n(丙烯酰氯)=1∶2、反应温度为0～-5℃、反应时间为2.5h、催化剂四丁基溴化铵用量为0.04%(占物料质量比)时,最有利于产物的合成;多羟甲基苯酚丙烯酸酯的水溶性及涂膜性能,也能较好地满足水性UV固化涂料的应用。     

水性丙烯酸改性酚醛环氧树脂的合成及性能

用琥珀酸酐对丙烯酸改性的F-44酚醛环氧树脂作进一步的改性,合成了一种具有光敏性的水性酚醛环氧树脂,研究了催化剂种类、反应温度及反应时间对琥珀酸酐转化率的影响,并考察了原料配比对改性树脂水溶性、力学性能和耐腐蚀性能的影响.结果发现,当n(环氧基):n(羟基):n(琥珀酸酐)=1:1:1时,以三乙胺作催化剂,在95℃下反应3 h,可合成能溶解于5%的Na2CO3水溶液的性能优良的水性酚醛环氧光敏树脂.     

海因环氧树脂/DDS体系的制备与性能

合成了海因环氧树脂,采用红外光谱和核磁共振进行了表征,制备了海因环氧树脂/二氨基二苯砜(DDS)体系,研究了海因环氧树脂/DDS体系的固化反应特性及固化物的性能。结果表明,树脂体系在100℃~296℃有一放热峰,峰值温度为197℃,140℃的凝胶时间长于42 min,在180℃下仅8 min;树脂浇铸体的氧指数为26.6,弯曲强度为111MPa,弯曲模量为4.14 GPa,冲击强度为14.8 kJ/m2。     

海因环氧树脂/HHPA体系的制备与性能

合成了海因环氧树脂,采用红外光谱和核磁共振进行了表征,以六氢苯酐(HHPA)为固化剂,制备了海因环氧树脂/HHPA体系,研究了海因环氧树脂/HHPA体系的固化反应性及其固化物的性能。结果表明:树脂体系在升温速率为10℃/min的条件下,在90～210℃有一放热峰,峰值温度为152.5℃;100℃下的凝胶时间大于42min,在140℃下为8min;树脂浇铸体的氧指数为23,抗弯强度为122MPa,弯曲模量为2.7GPa,冲击强度为14.9kJ/m2。     

新型水性环氧树脂固化剂合成及性能的研究

采用新的合成方法合成了水性环氧树脂固化剂,初步探讨了该水性固化剂的性质。先将双酚A与环氧氯丙烷按质量比1∶2反应生成氯醚醇,再与二乙烯三胺发生胺解反应,形成类似于盐酸化的环氧胺加成物,又以单氯醚醇封闭活性高的伯胺氢,然后用NaOH脱除所有的HCl,再加入有机酸成盐,即形成水性环氧树脂固化剂。同样,将聚乙二醇与环氧氯丙烷反应,再与多胺反应,可将水溶性的链段引入固化剂中,不仅提高了固化剂的水溶性,而且改善环氧树脂的韧性。     

茶油基水性胺类环氧固化剂的结构与性能

以茶油皂脚脂肪酸甲酯为原料制备水性胺类环氧固化剂,通过热失重分析、力学性能测试等考察了封端剂种类、n(四乙烯五胺TEPA)∶n(单环氧甲基四氢邻苯二甲酸双酯SEMeTHP-DE)、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)的聚合度及n(环氧)∶n(胺氢)对涂膜性能的影响。结果表明,选择苄基缩水甘油醚为封端剂,物质的量比n(TEPA)∶n(SEMeTHP-DE)为1.2∶1,聚合度为4的AEO(AEO-4)为亲水扩链剂制备的水性胺类环氧固化剂与水性环氧乳液AB-EP-20按n(环氧):n(胺氢)之比1.2∶1进行固化时,涂膜性能最佳,此时漆膜柔韧性1mm、铅笔硬度2H、附着力1级、耐冲击性≥50 kg.cm、耐水性(25℃)≥3d、耐乙醇性(25℃)≥3d。     

含金刚烷结构环氧树脂的合成与性能

以1,3-二(4-羟基苯基)金刚烷(BHPA)和环氧氯丙烷(ECH)为原料,采用二步法合成了低分子量的1,3-二(4-羟基苯基)金刚烷二缩水甘油醚(DGEBAD),采用FTIR、1H-NMR和凝胶渗透色谱(GPC)分别对其结构和分子量进行了表征并滴定得到其环氧值;采用旋转流变仪对其流变性能进行了表征。使用4,4'-二氨基二苯基甲烷(DDM)固化DGEBAD,对固化DGEBAD-DDM树脂体系的力学性能、吸水率和耐热性进行了测试,得到的固化物的拉伸强度为90 MPa,玻璃化转变温度为163℃, 5%热失重温度高达401℃,吸水率比相同条件下环氧树脂E51-DDM固化物降低了31.60%。      

超支化聚氨酯改性水性环氧树脂固化剂的制备与性能

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)和二乙醇胺(DEOA)为原料,合成出了超支化聚氨酯核HBPU-0;以IPDI、聚醚多元醇(N210)、DMPA等原料合成线型聚氨酯,然后将线型聚氨酯接枝到HBPU-0上,制备出超支化聚氨酯(HBPU);再以HBPU、环氧树脂E-44、丁基缩水甘油醚单封端的四乙烯五胺(TEPA-660a)为主要原料制备出超支化聚氨酯改性水性环氧树脂固化剂。用红外光谱、核磁共振、透射电镜、扫描电镜和热失重等方法表征和测试了聚合物的结构与性能,研究了HBPU含量对固化膜断面形貌、力学性能、热性能的影响。结果表明,当HBPU质量分数达到24%时,固化膜的综合性能最佳,此时冲击强度为23.4kJ/m2,拉伸强度为52.4 MPa,5%和50%的质量热损失温度分别为287.5℃和376℃,与未改性环氧树脂相比,柔韧性和耐热性均有显著提高。     

形状记忆氢化双酚A型环氧树脂的制备与性能

为研究聚丙二醇二缩水甘油醚(JH-230)对热固性形状记忆环氧树脂基本性能的影响,将异佛尔酮二胺(IPDA)与具有不同分子量比的氢化双酚A型环氧树脂(AL-3040)、聚丙二醇二缩水甘油醚(JH-230)共混,经完全固化制备出一种新型的形状记忆氢化双酚A型环氧树脂。借助傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、差示扫描量热仪(DSC)、动态热机械分析仪(DMA)和拉伸-回复形状记忆测试分析了热固性形状记忆环氧树脂的分子结构以及JH-230对固化体系玻璃化转变温度、储能模量和形状记忆性能的影响。研究表明,JH-230可以增加固化体系链段的柔韧性;固化体系的玻璃化转变温度与动态模量随JH-230含量的增加而降低;该形状记忆氢化双酚A型环氧树脂体系具有良好的形状记忆性能,且形变完全回复时间随JH-230含量的增加而延长。     

改性F-51/E-51环氧树脂水乳液研究

多官能度环氧树脂F-51与适量二乙醇胺反应,再与乙酸成盐得到一种水性环氧树脂,该树脂保留了较多的环氧基团,与胺类固化剂配合,可作为涂料或复合材料基体。此外,该改性树脂对其它环氧树脂有良好的乳化能力,用适量E-51环氧树脂与之混合,通过相转变法制备的水乳液稳定性好,固化膜综合性能良好,吸水率与溶剂型环氧体系相当。     

Toughening mechanism for a rubber-toughened epoxy resin with rubber/matrix interfacial modification

For a rubber-toughened piperidine-DGEBA epoxy resin, the interface between the rubber particle and the epoxy resin matrix was modified by an epoxide end-capped carboxyl terminated butadiene and acrylonitrile random copolymer (CTBN). The end-capping epoxides used were a rigid diglycidyl ether of bisphenol-A (Epon 828), a short-chain flexible diglycidyl ether of propylene glycol (DER 736), and a long-chain flexible diglycidyl ether of propylene glycol (DER 732). The microstructures and the fracture behaviour of these rubber-modified epoxy resins were studied by transmission electron microscopy and scanning electron microscopy. Their thermal and mechanical properties were also investigated. In the rubber-modified epoxy resins, if the added CTBNs were end-capped by a flexible diglycidyl ether of propylene glycol (DER 732 or DER 736) before curing, the interfacial zone of the undeformed rubber particle, the degree of cavitation of the cavitated rubber particle on the fracture surface and the fracture energy of the toughened epoxy resin were all significantly increased. The toughening mechanism based on cavitation and localized shear yielding was considered and a mechanism for the interaction between cavitation and localized shear yielding that accounts for all the observed characteristics is proposed.