RO膜外壳用环氧树脂/双氰胺树脂体系的反应机理

双氰胺(DCD)是一种常用的潜伏性固化剂,环氧树脂(EP)/双氰胺树脂体系可用于分离膜外壳的生产中,对环氧树脂/双氰胺树脂体系的反应机理进行了分析.利用差示量热法得到固化反应过程曲线和固化物松弛过程曲线,对反应前后树脂体系进行红外光谱分析,采用模型拟合法研究了固化反应机理和反应行为,计算出固化反应活化能为60.2 kJ/mol,固化物松弛过程所需的活化能为12 515 kJ/mol.     

杂萘联苯聚醚砜酮/环氧树脂共混体系固化反应动力学

采用热熔法制备了杂萘联苯聚醚砜酮(PPESK)/环氧树脂(E-51)共混物,利用差示扫描量热仪(DSC)对共混物的固化反应动力学进行了研究。借助Ozawa和Kissinger等方法确定了PPESK增韧E-51体系的固化动力学参数,包括反应的表观活化能E,指前因子A和反应级数n;结果表明,采用新型高性能热塑性树脂PPESK增韧环氧树脂不仅在工艺上具有可行性,而且PPESK的加入降低了固化反应的表观活化能,促进了固化反应的进行。     

稀土有机化合物/酸酐/环氧树脂体系固化反应和固化物性能的研究

本文应用DSC、TG和旋转粘度计等研究了一种稀土有机化合物对酸酐固化环氧树脂体系潜伏性促进作用、固化反应动力学参数及其固化物性能的影响,且与通常叔胺促进的酸酐固化环氧树脂体系进行了研究对比.结果表明,这种稀土化合物是酸酐/环氧树脂体系较为理想的潜伏性促进剂.整个固化反应过程遵循准一级动力学方程.以该稀土化合物作促进剂的酸酐/环氧树脂固化物比叔胺作促进剂的酸酐/环氧树脂固化物具有更优异的机电热性能.     

微波固化环氧树脂中非热效应的研究

利用自行设计的一套微波固化反应装置,用红外光谱(FT-IR)跟踪了环氧树脂E-51/二氨基二苯基甲烷(DDM)的固化过程;计算了在微波和在传统加热条件下反应的活化能。结果表明微波辐射不能改变最终产物的结构;微波条件下的固化度高于在传统条件下的固化度;微波辐射能降低反应活化能,且降低的程度与它们在传统条件下反应的活化能成正比。     

840S 环氧树脂体系固化反应特性

用差示扫描量热法(DSC) 在动态条件下对840S 环氧树脂体系的固化反应动力学进行了研究。根据所测量的不同升温速率的DSC 曲线, 运用温度升温速率( T-β) 图外推法得到该环氧树脂体系的固化工艺参数, 即凝胶化温度、固化温度、后处理温度, 这些温度参数为制定合理的固化工艺提供了理论基础。采用Kissinger 方程和Crane 方程计算该840S 环氧树脂体系的动力学参数, 即表观活化能E_a 、表观频率因子A 和反应级数n 。根据所计算的动力学参数, 建立了该840S 环氧树脂体系的固化动力学模型。利用所建立的固化动力学模型分别预测了等温和动态条件下840S 环氧树脂体系的固化反应特性。      

NLV法研究高韧性低收缩环氧树脂体系的固化行为

采用模型拟合法对环氧树脂固化特性进行模拟和预测时,因涉及机理假设和参数的选取,所以在处理复杂反应时具有一定的局限性。文中采用非模型拟合法中的非线性Vyazovkin(NLV)法对一种高韧性低收缩环氧树脂体系固化动力学进行研究。通过拟合活化能与固化度的关系表明:等温条件下该体系经历了三个截然不同的阶段;非等温条件下,由于温度变化的影响,各阶段活化能的变化是多种因素共同作用的结果。使用NLV法对该体系的等温固化数据进行预测,预测数据与DSC实验数据基本吻合。NLV法在150℃~180℃的固化温度下能较好地描述该体系的等温固化反应过程。     

碳纳米管对环氧树脂固化反应和力学性能的影响

通过动态DSC扫描技术,结合等转化率方法分析了碳纳米管对环氧树脂体系(EP828/DDM)固化反应的影响。发现碳纳米管加入到环氧固化体系后,对体系的固化产生促进作用。尤其在反应初期,少量的碳纳米管可降低环氧固化反应活化能,但过多的碳纳米管阻碍树脂分子接触,反而使活化能升高。此外还对碳纳米管对环氧树脂力学性能的影响进行了探讨。     

纳米氧化铝颗粒增强TDE-85型环氧树脂的固化动力学和力学性能研究

用超声分散法和程序温度固化制备了纳米氧化铝颗粒增强TDE-85型环氧树脂复合材料,研究了添加纳米氧化铝颗粒对环氧树脂固化动力学和力学性能的影响.根据示差扫描量热法(DSC)曲线,由Kissinger方法和Ozawa方法计算了固化体系固化反应的活化能,用Kissinger公式计算了Arrhenius指前因子,并用Crane方法计算了固化体系的反应级数.研究结果表明,添加纳米氧化铝颗粒增加了体系固化反应的活化能,但对反应级数和Arrhenius指前因子的影响较小;当纳米氧化铝添加量为1wt%(环氧树脂的质量分数)时,复合树脂的拉伸强度提高19%;伸长率提高34.5%.     

超声振动对快速固化环氧树脂体系固化动力学特性的影响

通过非等温差示扫描量热法,结合黏度测试和傅里叶红外光谱分析,研究了不同超声波振动条件下环氧树脂体系的固化特性。基于Flynn-Wall-Ozawa/FWO、Kissinger-Akahira-Sunose/KAS和Boswell积分型动力学模型,计算了不同超声波振动下环氧树脂体系的活化能。结合Malek最大概然函数法,得到了超声振动下树脂体系的固化反应动力学方程,并与实测固化度对比进行了验证。研究表明,超声振动振幅越大,树脂体系黏度降低越明显,较小的超声波振幅振动下树脂体系活化能增大,而振幅增大后活化能有明显的降低。固化物的红外光谱分析表明,随着超声振幅的增大,羟基吸收峰减弱,表明超声效应加速了胺基加成反应或者羟基醚化反应。超声振动条件下的树脂固化反应模型符合自催化模型形式,但超声振动并不能改变树脂体系的固化反应机制。以上研究结果对设计和优化碳纤维增强树脂复合材料超声振动辅助树脂传递模塑成型(RTM)工艺具有一定的指导意义。     

非等温差示扫描量热法研究杂萘联苯聚芳醚酮改性环氧树脂体系的固化动力学

采用非等温差示扫描量热仪(DSC)对环氧树脂(E-51)/杂萘联苯聚芳醚酮(PPEK)共混物的固化过程进行研究。利用T-β外推法确定了固化工艺温度,并利用Kissinger和Crane法计算得到共混体系固化反应的表观活化能Ea、指前因子A、固化反应级数n等动力学参数。结果表明,PPEK的加入对环氧树脂的固化反应温度影响不大,但反应活化能有所升高,表明PPEK的加入阻碍了固化反应的进行。通过固化度与固化时间的关系曲线证明,PPEK的加入不改变环氧树脂的固化反应机理。     

室温潜伏性中温固化环氧树脂体系的制备与性能

将自制咪唑衍生物EGE-2MI作为双氰胺-环氧树脂体系的促进剂,研究了其固化过程及室温储存性能。采用DSC法研究了该环氧树脂体系的固化反应动力学,确定了其最佳固化工艺参数;通过DSC测试室温存放不同时间后该环氧树脂体系的热焓值变化来确定其室温存储期;并测试了其中温固化产物的力学性能。结果表明:EGE-2MI质量比为0.6%~1.8%(环氧树脂为100%)的双氰胺-环氧树脂体系可以满足115~125℃固化,在室温下可以存放35天以上,EGE-2MI质量分数为1.8%时,该环氧树脂体系的活化能为87.23kJ/mol;固化后产物的铝-铝搭接剪切强度达到21.3 MPa,浇注体的室温拉伸强度在40 MPa以上。     

酚酞聚芳醚酮双马来酰亚胺体系流变行为时间温度依赖性

采用流变仪对酚酞聚芳醚酮(PEKC)-双马来酰亚胺(BMI)树脂体系的流变特性的时间和温度依赖性进行了研究, 发现: BMI树脂凝胶点对频率有依赖性, 而tanδ对频率无依赖性; PEKC-BMI复合树脂体系的黏度增大主要是由于BMI对PEKC的溶解与BMI的热固化。相比较110℃和130℃两种条件, 在较高温度时复合树脂体系的黏度增大主要是热固化的影响; 随注胶温度提高, 复合体系的凝胶时间随PEKC含量的增加而快速缩短, 在较高注胶温度下凝胶模量增大较慢, 在较低注胶温度下凝胶时模量随PEKC含量的增加而提高较快; 随着复合树脂体系中PEKC含量的增加, 该体系的凝胶活化能由4.9 kJ/mol增大到65.9 kJ/mol, 表明该体系的凝胶化作用对温度的敏感性增大。     

Modification of bifunctional epoxy resin using CO2 fixation process and nanoclay

A bifunctional epoxy resin was modified by using a CO₂ fixation solution process in the presence of tetra n-butyl ammonium bromide (TBAB) as catalyst and the modified treated resin was treated by cloisite 30B as nano additive. The Unmodified epoxy resin (UME), CO₂ fixated modified epoxy resin (CFME), and CFME/clay nano composite (CFMEN), were cured by diethylenetriamine (DETA). A cycloaliphatic compound as a reactive diluent was used to control the viscosity of high viscose CFME. The exfoliation of organoclay in UME and CFME was investigated by X-ray diffraction and activation energy was computed using the advanced integral isoconversional method. The activation energy dependency demonstrated that the mechanism of UME curing did not change in the presence of nanoclay. In contrast, the CO₂ fixation results showed a significant change in the activation energy dependency. The Thermal stability parameters include the initial degradation temperature (IDT), the temperature at the maximum rate of weight loss (T_max), and the decomposition activation energy (E_d) were determined by thermal gravimetry analysis. Dynamic mechanical thermal analysis measurements showed that the presence of organoclay in CFME increases the T_g of nano composite in contrast to UME. The fracture roughness of UME, CFME and CFNE were determined by scanning electron microscope. The exfoliated UME/1%clay nanocomposite was confirmed by TEM image.     

RFI工艺用环氧树脂膜的制备及其化学流变特性

为研制低成本树脂膜熔渗(RFI)工艺用环氧树脂膜 , 以环氧树脂 E51、高温潜伏性固化剂三氟化硼单乙胺和乙二醇为原料 , 采用正交设计方法对配方进行优化 , 并通过控制预聚反应程度的方法进行合成实验。对所研制树脂膜的化学流变特性进行测试研究 , 结果表明 , 树脂膜在130℃工作温度下 , 最低黏度达360 mPa· s , 小于1000 mPa· s的低黏度时间达 32 min , 凝胶时间为 48 min , 并且室温不粘手 , 可任意弯曲 , 适用于RFI工艺。通过不同升温速率的DSC扫描 , 分析了预聚原液和树脂膜的反应活化能 , 发现树脂膜反应活化能比预聚原液高 , 而且树脂膜的反应活化能随着固化度增加而增加。以双 Arrhenius公式为理论基础建立了树脂膜黏度和凝胶时间的预测函数 , 实验结果表明二者均具有良好的适用性。根据 RFI工艺对黏度的要求创立了熔渗力因子的表达方程 , 并通过该方程确定了理论最佳熔渗温度为128. 4 ℃。      

Effect of processing variables on thermal and viscoelastic properties in TGDDM/DDS epoxy system

Abstract

The effects of processing temperature and mechanical mixing speed on glass transition temperature, and pot life, activation energies for chemical reaction and molecular relaxation of diaminodiphenyl sulphone (DDS) cured tetraglycidyl diaminodiphenyl methane (TGDDM) epoxy have been evaluated. Viscometry study indicates that the pot life of TGDDM/DDS resin mixtures is significantly affected by the cure temperature and mixing speed. The anomalous behavior at the mixing speed of 900 rpm is likely to be due to a result of poor mixing. Differential scanning calorimetry (DSC) studies show that the glass transition temperature of uncured resin exhibits a T_go of 5 ‐ 19 °C, which decreases with increasing mixing speed. In general, a higher mixing speed would create a higher mixing power of the system, is a result of increasing fluid molecular friction and shear stress. This may be a consequence of molecular chain scissions of oligomer that probably reduce the average molecular weight, and therefore reduce the glass transition temperature. The activation energy for the curing reaction of this epoxy system, around 91 ‐ 98 kJ/mole, was found to be only slightly affected by the mixing speed. Dynamic mechanical analysis (DMA) studies show that two main relaxations can be ob‐ served for this epoxy system. The low temperature relaxation at ‐20 ‐ ‐50 °C is the β transition, with a low activation energy of about 56 ‐ 59 kJ/mole under increasing mixing speed, whereas the high temperature relaxa‐tion at 230 ‐ 260 °C is the a transition, which is associated with the glass transition temperature, with an activation energy of 240 ‐ 400 kJ/mole, and was strongly affected by the mixing speed. It is believed that these activation energies provide a unique method of characterizing the molecular segmental motion of epoxy networks which were affected by the mixing process.     

Effect of CO2 fixation reaction on the thermal and dynamic mechanical properties of tetrafunctional epoxy resin

A tetrafunctional epoxy resin was modified using CO₂ fixation process in the presence of tetra-n-butyl ammonium bromide as catalyst. The unmodified tetrafunctional epoxy resin (UMTE) and CO₂ fixated modified tetrafunctional epoxy resin (CFMTE) were cured by diethylenetriamine. A bifunctional glycidyl ether compound was used as a reactive diluent to control the viscosity of CFMTE. The activation energy of curing reaction was computed using the advanced integral isoconversional method. The activation energy, which depends on the conversion, was considerably changed due to the CO₂ fixation process. The thermal stability parameters including the initial degradation temperature, the temperature at the maximum rate of weight loss (T _max), and the decomposition activation energy (E _d) were determined by thermal gravimetry. Dynamic mechanical thermal analysis measurements showed that the CO₂ fixation decreases the T _g of the epoxy resin. The surface morphology of UMTE and CFMTE were determined by scanning electron microscope. It is concluded that CO₂ fixation reaction improves the properties of tetrafunctional epoxy resin.     

双马来酰亚胺-聚醚砜复相树脂固化与相行为

采用非等温DSC研究了双马来酰亚胺-聚醚砜（BMI-PES）复相树脂体系的固化行为和固化动力学,根据Kissinger方程计算BMI-PES复相树脂固化的表观活化能和指前因子,利用Crane方程计算反应级数,得到反应动力学方程,进行了实验固化度与理论固化度对比验证,通过SEM研究BMI-PES复相树脂微观相结构随固化温度和时间的演化规律。树脂固化行为显示:BMI-PES复相树脂固化反应存在自催化现象,PES参与了BMI固化;随着升温速率增大,BMI-PES复相树脂固化特征温度均向高温移动,但固化热焓基本不变;随着PES添加量增多,反应速率增大,BMI-PES复相树脂固化热焓降低,而峰值固化温度无变化。固化动力学研究表明:随着PES添加量增多,BMI-PES复相树脂固化表观活化能增大,但指前因子和反应级数无变化,固化为一级反应;BMI-PES树脂在200℃固化时,反应前期固化度实验数据与理论值吻合度很高。SEM结果表明,BMI-PES树脂经180℃固化处理后产生了相反转结构。      

潜伏性环氧树脂/胺基酰亚胺体系的固化动力学

分别采用Kamal模型和Kissinger模型研究了E-51/胺基酰亚胺潜伏性固化体系的等温和非等温固化动力学,讨论了该体系的固化反应机理。结果表明,由这两种动力学模型得到的固化动力学参数基本相近,E-51/胺基酰亚胺体系固化反应起始阶段的活化能较高,约为124 kJ/mol～131 kJ/mol。该体系的固化反应包含n级反应和自催化反应。胺基酰亚胺热分解反应是E-51/胺基酰亚胺体系固化反应的控制步骤。     

用于RTM工艺的改性氰酸酯树脂的研究

用环氧树脂改性氰酸酯树脂得到了可用于RTM工艺的树脂体系,借助于红外光谱（IR）、差示扫描量热（DSC）、热失重（TGA）等分析手段,研究了改性树脂体系的粘度特性、储存稳定性、反应性以及固化树脂的力学性能、耐热性、耐湿热性等。     

RTM用低粘度乙烯基树脂性能研究

对RTM用乙烯基树脂的工艺特性、树脂及其复合材料的力学性能进行了研究。该树脂具有较低的黏度,25℃时约为240 mPa·s。分析了树脂的凝胶时间,得出凝胶时间与温度的函数,其表观活化能较大,成型时应严格控制树脂温度。结合DSC曲线,分析了该乙烯基树脂在不同升温速率下的固化放热行为,得出树脂理论的凝胶温度、固化温度和后固化温度。该树脂及其复合材料均具有良好的力学性能。