反应型液晶聚合物与环氧树脂固化及力学性能研究

通过红外光谱（FT-IR），力学性能分析，研究了固化剂，固化温度，固化程度，液晶化合物种类，反应型液晶化合物的含量对环氧树脂/固化剂/液晶化合物体系固化反应程度及固化物力学性能的影响。结果表明，末端含有活性反应基团的热致性液晶聚合物（LCPU）和液晶性化合物（LCEU）对环氧树脂有明显的增韧增强作用。同时具有促进固化反应，提高反应速率的作用。LCPU的含量对环氧固化物的力学性能亦有较大影响。     

表面官能团化多壁碳纳米管对环氧树脂固化过程的影响

以4,4‘-二胺基二苯砜(DDS)为固化剂,将表面化学修饰的MWNT作为填料加入到环氧树脂中,制备了MWNT/环氧树脂复合材料,采用非等温DSC研究了MWNT对环氧树脂固化过程的影响.结果表明,表面化学修饰的MWNT能促进环氧树脂的固化,降低固化反应的起始温度和峰顶温度;根据Kissinger公式和Crane经验方程推出了固化反应的表观活化能、反应级数、频率因子和速率常数;根据不同升温速率下的DSC固化反应放热曲线确定了固化工艺参数.     

镧元素掺杂碳纳米管/环氧树脂复合材料的电磁、热学及力学性能

利用La(NO_3)_3掺杂后的碳纳米管(MWCNTs-La(NO_3)_3)作为电磁波吸收剂、环氧树脂(EP)作为基体,制备出了MWCNT-La(NO_3)_3/EP复合材料。运用透射电子显微镜和X射线衍射仪对MWCNTs、MWCNT-La(NO_3)_3的微观结构进行了表征,使用示差扫描热分析仪、电子万能试验机、摆锤冲击试验机和矢量网络分析仪对MWCNT/EP、MWCNT-La(NO_3)_3/EP复合材料的电磁性能、热固化行为和力学性能进行了测试分析。结果表明,适量掺杂La(NO_3)_3可以有效改善MWCNTs的复介电常数和磁导率,使MWCNT/EP复合材料在8.2~12.4 GHz频率范围内的介电损耗和磁损耗大幅度提高,吸收电磁波的能力增强。MWCNTs对EP体系的固化具有促进作用。适量掺杂La(NO_3)_3后,这种促进作用具有增强趋势。并且掺杂少量的La(NO_3)_3对MWCNT/EP复合材料的力学性能影响不明显。     

表面活性剂对环氧树脂固化反应及性能的影响

用热分析手段研究了非离子型表面活性剂Triton X-100对4,4′-二氨基二苯甲烷环氧树脂(TGDDM)/4,4′-二氨基二苯基砜(DDS)环氧树脂固化行为和性能的影响。DSC非等温固化反应动力学研究表明,1%(质量分数,下同)的表面活性剂对固化反应有促进作用,但10%的表面活性剂抑制了固化反应。DSC的等温固化反应中,表面活性剂抑制固化反应的进行。TGA研究表明,表面活性剂的加入对环氧树脂热稳定性影响很小。DMTA研究结果说明,表面活性剂在环氧树脂中起到了增塑剂的作用,并且和环氧树脂是互容的,表面活性剂的加入使得环氧树脂的储存模量减小,玻璃化温度逐渐降低。     

双马来酰亚胺改性环氧树脂固化反应行为及性能研究

采用双马来酰亚胺（BMI）改性环氧树脂（TDE-85）／芳香胺（DAMI）固化体系。用差式扫描量热法（DSC）对树脂体系的固化反应行为与固化动力学进行了分析，考察了BMI含量对改性体系性能的影响。结果表明，随着体系中BMI比例的增加，体系固化放热峰向高温区移动，总反应热减小，固化物的耐热性和力学性能明显提高；根据Kissinger方法求得改性前后体系固化反应的表现活化能△E分别为52．46和57．72kJ／mol；根据Crane理论计算得到改性体系的固化反应级数n为0．88，固化反应过程为多级反应。     

表面活性剂对环氧树脂固化反应及性能的影响EI

用热分析手段研究了非离子型表面活性剂Triton X-100对4,4′-二氨基二苯甲烷环氧树脂(TGDDM)/4,4′-二氨基二苯基砜(DDS)环氧树脂固化行为和性能的影响。DSC非等温固化反应动力学研究表明,1%(质量分数,下同)的表面活性剂对固化反应有促进作用,但10%的表面活性剂抑制了固化反应。DSC的等温固化反应中,表面活性剂抑制固化反应的进行。TGA研究表明,表面活性剂的加入对环氧树脂热稳定性影响很小。DMTA研究结果说明,表面活性剂在环氧树脂中起到了增塑剂的作用,并且和环氧树脂是互容的,表面活性剂的加入使得环氧树脂的储存模量减小,玻璃化温度逐渐降低。     

玻璃纤维/环氧树脂复合材料的微波固化行为及力学性能

采用微波固化技术,对玻璃纤维/环氧树脂复合材料进行固化试验研究,运用红外测温方法、差示扫描量热仪、力学拉伸试验机和扫描电子显微镜等试验手段分析其固化行为及微观形态,对固化试样进行了力学性能测试,并与热固化试样进行了对比。研究结果表明,微波固化能显著提高固化反应速率,相比热固化缩短了78%的固化时间;微波固化复合材料具有比热固化复合材料高的玻璃化转变温度(Tg);微波固化试样的拉伸强度能达到热固化试样的85%,而面内剪切强度却要高于热固化试样约5%。扫描电镜分析表明微波固化试样树脂基体与纤维的粘接情况要稍好于热固化试样。     

环氧树脂／液晶化合物固化体系形态与力学性能的研究

用偏光显微镜研究了环氧树脂（EP）／液晶化合物固化体系在固化过程中,不同温度、不同反应时间、不同的液晶聚合物加入量下体系的形态变化,用力学方法和差热分析仪（DSC）测试了不同液晶聚合物加入量下固化物的力学性能和玻璃化转变温度（Tg)。结果表明：起始固化温度、固化时间、共混方式都对固化体系中液晶的有序结构有较大影响,加入不同含量的液晶聚合物,均可以使固化物的冲击强度、拉伸强度、弯曲强度、模量和Tg提高,其中冲击强度最大提高3.5倍,拉伸强度提高1.6倍,弯曲强度提高1.26倍,弯曲模量提高1.1倍,Tg提高60℃。     

环氧树脂固化动力学研究进展

差示扫描量热仪(DSC)是研究环氧树脂固化动力学的有效手段,获得动力学参数的方法分为模型拟合法和非模型拟合法2类.模型拟合法的关键在于确定动力学三因子,即反应模型、指前因子和活化能;其拟合过程需要事先选择模型及模型参数,并且等温和非等温条件下拟合得到的动力学参数差别较大,无法通过非等温条件下的数据预测等温固化行为.非模型拟合法则通过计算活化能与固化度的对应关系研究固化行为,可以避免模型及模型参数选择不当造成的误差,并且等温和非等温条件下拟合得到的动力学参数基本一致,可由非等温数据预测等温固化行为.准确的动力学方程可为优化固化工艺、提高固化产物性能提供理论基础.     

聚氨酯改性TDE-85/E-51环氧树脂的固化反应

以混合芳胺为固化剂,通过聚氨酯(PU)对4,5-环氧环己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯(TDE-85)与二酚基丙烷缩水甘油醚(E-51)环氧树脂的混合树脂体系的改性,制备了高性能聚氨酯改性环氧树脂(PU/EP)。通过差示扫描量热法(DSC),确定了PU/EP体系的最佳固化条件,并探讨了PU/EP体系的固化反应动力学特征。研究结果表明,PU/EP体系的最佳固化条件为:25℃12h+150℃2h。PU/EP体系的固化反应活化能为69.18kJ/mol,反应级数为0.901。     

超声振荡对多壁碳纳米管/VARTM用环氧树脂复合材料导电性能的影响

借助超声振荡工艺促进了多壁碳纳米管(MWNTs)在VARTM用环氧树脂(EP)中的分散,通过真空辅助树脂传递模塑成型(VARTM)工艺制备了MWNTs/EP复合材料试样并研究试样的导电性能。结果表明,随着超声振荡时间、功率和频率的增大,不同MWNTs添加量的试样导电性能均呈现出先升高后降低的趋势。在超声振荡时间90min、功率80 W和频率45kHz附近分别达到了阈值,MWNTs的添加量仅1%就可以达到降低纯EP表面电阻率(1012Ω·cm)近4个数量级的要求。实验还运用扫描电镜(SEM)证实了MWNTs在EP中的分散情况。     

浇注用环氧树脂固化动力学的非等温DSC

用非等温DSC技术研究了环氧树脂浇注体系在动态升温过程中的固化反应,用等转化率方法得到了体系的激活能与固化度之间的关系。采用Malek法分析动力学模型时,发现其特征值并不唯一,分析了不同特征值对模型预测结果的影响。确定了动力学模型并预测了相应的参数,结果表明该体系符合两参数自催化SB模型。模型预测与试验数据吻合得很好。     

碳纳米管改性对环氧树脂复合材料热学和电学性能的影响

分别采用混酸(浓H2SO4和浓HNOs)、浓HNOs、浓NaOH及浓H2SO4/H2O2对碳纳米管(CNTs)在室温下进行表面处理,通过FTIR、SEM、DSC和TGA研究了各改性方法对CNTs/环氧树脂(EP)复合材料热性能和电性能的影响.结果表明,混酸处理使CNTs在EP中的分散性、EP的玻璃化温度和热分解温度都显著提高,其它3种方法也有这种作用,相比较而言,H2SO4/H2O2和HNO3的改性作用稍差,而NaOH的最差.4种处理方法都使复合材料的导电性能、介电常数以及介电损耗显著下降,其中混酸处理使上述性能下降的程度最高,其次为H2SO4/H2O2处理,NaOH处理和HNO3处理对电性能影响较小.     

碳纳米管在环氧树脂乙醇溶液中的分散性研究

采取硝酸-盐酸回流法对碳纳米管进行纯化,以超声振荡为手段,探究了在乙醇溶液中表面活性剂种类、浓度、复配方法及超声振荡时间等因素对碳纳米管在环氧树脂基体中的分散性能的影响。通过碳纳米管环氧树脂悬浮液的稳定保存时间来观察其分散性能。结果表明,阴离子型表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)分散效果最好。     

低粘度环氧树脂浇铸体性能与固化度的关系

采用DSC方法对低粘度环氧树脂基体进行了固化度分析,并研究了环氧树脂浇铸体的拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量和热变形温度与固化度之间的关系.结果表明,浇铸体的最高强度不与最高固化度同步出现,但热变形温度随固化度的增加而升高.     

表面官能团化多壁碳纳米管/环氧树脂复合材料的制备及性能

本文首先将多壁碳纳米管(MWNT)进行表面化学修饰,接入羧基、胺基等官能团,采用红外光谱进行了表征.以纯化后的MWNT和表面化学修饰的MWNT作为填料,制备了MWNT /环氧树脂复合材料,研究了MWNT的加入对环氧树脂的力学性能、电学性能、热稳定性和玻璃化转变温度等的影响,并利用场发射电镜观察了胺基化MWNT在环氧树脂基体中的分散情况.     

碳纳米管/碳纤维/环氧树脂复合材料研究

制备了碳纳米管(CNTs)/碳纤维(CF)/环氧树脂(EP)三元复合材料。研究了CNTs含量对复合材料层间剪切强度、弯曲强度和弯曲模量的影响,并采用场发射扫描电镜分析了CNTs在基体树脂中的分散情况。结果表明:复合材料性能的变化源自于CNTs在基体树脂中的分散状态。当CNTs含量为0.2%(wt,下同)时,复合材料剪切强度和弯曲强度达到最大值,分别为99.2MPa和1811.4MPa,但其弯曲模量下降了8.7GPa。当CNTs添加量达到1%时,其弯曲模量达到135.9GPa,较未加入CNTs时提高了11.1%,层间剪切强度和弯曲强度分别降低了5.5MPa和359.5MPa。     

剪切场下少量碳纳米管对HDPE结晶结构和性能的影响

通过动态保压注塑成型装置研究剪切场下少量多壁碳纳米管(MWCNTs)对高密度聚乙烯(HDPE)的结晶结构和性能的影响。拉伸测试结果表明,普通注塑成型下MWCNTs含量为1.8%的HDPE/MWCNTs与纯HDPE相比,拉伸强度从28MPa增加到30MPa,冲击强度由22 kJ/m2提高至29 kJ/m2;而剪切场下成型的HDPE和HDPE/MWCNTs样品,其拉伸强度分别达到49MPa和63MPa,同时冲击强度分别为54kJ/m2和69kJ/m2。微观扫描分析显示,普通成型下的HDPE和HDPE/MWCNTs制品内部均呈现出无序的结晶结构,而剪切场下成型的制品内部结晶排列规整,均有串晶状的结晶结构产生。尤其在HDPE/MWCNTs制品中,发现了片晶附生于MWCNTs表面而形成杂化的串晶结构。以上的结果表明,在剪切场下MWCNTs可以明显影响HDPE的结晶和力学性能。     

纳米碳管的研究发展概况

从材料学的角度简要地介绍了新型纳米材料──纳米碳等的发现、结构、制各方法、性能以及在物理学、化学、材料学等领域的可能应用。     

碳纳米管对纳米炭复合纤维结构与性能的影响研究

采用不同方法将多壁碳纳米管(MWNTs)混合于中间相沥青中,利用氮压式单孔纺丝机进行纺丝,经预氧化、碳化后制得了纳米炭复合纤维,对比研究了混合方式对纳米炭复合纤维的结构和性能的影响.研究结果表明,MWNTs的加入最终改变了纤维的微观结构,尤其经浓酸处理后显著提高了纳米炭复合纤维的力学性能.