环氧树脂与氰酸酯共固化物的结构与性能

研究了用乙酰丙酮过渡金属络合物等促进剂催化促进环氧树脂与氰酸酯(在氰酸酯欠量,适量和过量条件下)的共固化反应行为、固化反应的机理、固化物的结构特征以及结构与性能关系.结果表明,促进剂能明显地降低体系的固化反应温度,缩短固化反应时间,其促进效果与促进剂种类有关.在固化反应过程中,先是氰酸酯发生自聚反应形成二聚体或三聚体(三嗪环),然后二聚体进一步形成三嗪环,此过程伴随着环氧树脂的聚醚反应,最后是三嗪环与剩余的环氧基反应形成噁唑烷酮.在氰酸酯欠量的条件下,固化物的交联结构主要是聚醚网络结构和噁唑烷酮结构,三嗪结构很少.在氰酸酯适量和过量条件下,固化物交联结构主要是三嗪环和噁唑烷酮结构,聚醚结构很少.随着氰酸酯含量的增加,三嗪结构随之增加,聚醚结构减少,固化物的耐热性能和介电性能随之提高.     

F-48环氧树脂改性双酚A型氰酸酯树脂的研究

采用FT-IR与DSC研究了F-48酚醛型环氧改性双酚A型氰酸酯树脂的固化行为及固化工艺,通过DMA、TGA、介电性能和冲击强度测试对F-48酚醛型环氧改性双酚A型氰酸酯树脂的热性能、介电性能和韧性进行了研究。结果表明,随着F-48环氧树脂含量的增加,改性氰酸酯的Tg总体呈升高趋势,最高达到255℃;改性后的氰酸酯树脂热分解温度逐渐降低;F-48环氧树脂加入量为氰酸酯质量的25%时,改性氰酸酯树脂具有较低的介电常数和介电损耗;改性氰酸酯的冲击强度较纯氰酸酯树脂提高25%。     

与液氧相容聚合物基体材料

为改善环氧树脂与液氧的相容性,研究了环氧／溴环氧／氰酸酯树脂三元共固化体系,并探讨了2-乙基-4-甲基咪唑 ( 2E4MZ ) 对于共固化体系的促进作用。实验发现,2E4MZ可以显著降低共固化体系在不同温度下的凝胶时间。采用傅立叶红外光谱跟踪固化过程,结果表明,无论在环氧基团过量还是氰酸酯基团过量情况下,2E4MZ均能够明显加快固化反应速度,同时增大固化产物中共聚产物的比例,提高反应的选择性。热分析、闪点和氧指数以及液氧冲击试验结果表明,2E4MZ促进的较低氰酸酯含量的共固化体系具有较好的抗氧化和阻燃性能,与液氧的相容性也得到较大幅度改善。采用咪唑促进这种相对简单有效的改性途径,可得到与液氧相容性较好的、综合性能理想、成本合理的环氧树脂体系。      

环氧树脂改性双酚A型氰酸酯树脂的性能研究

通过DSC、DMA和TGA、介电性能测试和力学性能测试等方法,研究了环氧树脂用量和分子结构对氰酸酯树脂性能的影响。结果表明,环氧树脂改变了氰酸酯树脂的固化反应历程,降低了氰酸酯树脂的玻璃化转变温度、热分解温度和介电性能,提高了氰酸酯树脂的弯曲强度和冲击强度。含脂环和酯键的三官能团TDE-85树脂与JF-45邻甲酚甲醛环氧树脂相比,在改善氰酸酯树脂力学性能方面较好,在保持氰酸酯的耐热性和介电性能方面相当。     

改性氰酸酯树脂体系韧性及介电性能研究

对聚醚酰亚胺增韧改性氰酸酯树脂体系的断面形态和冲击韧性进行分析,并对改性氰酸酯树脂体系的介电性能进行表征和分析.研究表明,聚醚酰亚胺在改善氰酸酯树脂体系韧性的同时,也提高了树脂体系的介电性能.树脂的介电性能与树脂体系的催化剂含量、固化温度和增韧剂含量有较大关系.     

酚醛氰酸酯/环氧共固化树脂的结构和性能

研究了具有不同摩尔比的酚醛型氰酸酯（NCE）与双酚A型环氧（E-51）共固化树脂的化学结构与物理性能．结果表明，在共固化树脂的结构中，主要存在着三嗪、噁唑啉酮、异氰脲酸、醚键等化学结构．只有当氰酸酯的摩尔数大于环氧时，随着共固化体系中-OCN摩尔数的提高，化学结构中三嗪环含量增大，共固化树脂的力学性能、玻璃化转变温度（Tg）、烧蚀残留率、吸水率随之提高；当-OCN／epoxy的摩尔比大于1时，固化树脂的Tg比摩尔比小于1时提高30℃以上，力学性能的变化具有相同的规律．     

双酚A型二氰酸酯及其环氧改性体系的反应性研究

采用两种不同环氧树脂与双酚A型二氰酸酯树脂(BADCy)进行共聚改性,应用DSC,FTIR对BADCy及其环氧改性体系的反应机理及产物结构进行了研究,结果发现,BADCy在固化过程中仅发生自聚反应并生成三嗪环.环氧改性氰酸酯体系在低温下(＜180℃)主要发生氰酸酯自聚、嗯唑啉酮的生成及少量环氧醚化反应,而在高温下(＞200℃)主要发生噁唑啉酮结构的转变及环氧基的插入反应,并最终生成噁唑烷酮,固化体系中同时含有三嗪环、异氰尿酸酯、噁唑啉酮及噁唑烷酮环基团,各基团含量主要由改性体系中环氧基团的含量及固化温度决定.     

环氧树脂改性双环戊二烯型氰酸酯树脂固化反应性

采用凝胶试验、 FTIR和DSC等手段研究了环氧E-51与双环戊二烯型氰酸酯(DCPDCE)共聚体系的固化反应性以及阶梯固化过程中—OCN基、 三嗪环、 唑啉、 噁唑啉酮的变化情况。结果表明, 环氧树脂既能够催化氰酸酯本身三聚成环反应, 又对氰酸酯三聚成环反应有稀释作用。当环氧树脂含量(环氧占混合物总量的质量百分比)大于5wt％时, 催化效果增加不明显, 稀释作用加强; 当环氧树脂含量约为25wt%时, 以上两种作用效果基本平衡, 改性体系的固化反应活性和纯DCPDCE相当。阶梯固化时, 低温阶段(160~180℃)主要发生生成三嗪环和唑啉的反应, 高温阶段(200~220℃)主要发生三嗪环和唑啉向噁唑啉酮的转化反应。另外, —OCN基的低温转化率随着环氧树脂含量的增大而提高, 固化树脂的最终结构组成和环氧树脂的含量有关。      

氰酸酯树脂/环氧树脂固化动力学研究

采用DSC和FTIR研究了氰酸酯树脂/环氧树脂共混体系的固化行为,考察了环氧树脂含量对体系的固化动力学参数的影响.纯的氰酸酯树脂及氰酸酯树脂/环氧树脂共混物(质量比为91,73,55)的表观活化能依次为74.3、72.1、60.8、72.7 kJ/mol,说明少量的环氧树脂可促进氰酸酯树脂的固化反应,过量则抑制.同时还发现,固化过程中氰酸酯树脂的转化速率远大于环氧树脂,固化反应对氰酸酯基和环氧基均是一级反应.     

改性氰酸酯树脂基复合材料的研究

采用差示扫描量热法(DSC)研究了氰酸酯树脂／环氧树脂／线性酚醛树脂三元共聚体系的反应活性,制定了体系的固化工艺。并研究了以三元树脂体系为基体的玻璃布层压板的力学性能、介电性能以及耐湿热性。结果表明线性酚醛树脂的加入大大提高了氰酸酯／环氧树脂体系的反应活性。使反应温度大大降低。随线性酚醛树脂含量的增加。复合材料的弯曲强度先增大后基本保持不变,层间剪切强度先增大后略有下降;而三元体系的介电常数、介电损耗角正切值和吸水率随线性酚醛树脂含量增大而单调降低。三元体系／E-玻璃布层压板复合材料的弯曲强度和层间剪切强度分别比纯氰酸酯树脂复合材料提高12％和30％。而线性酚醛树脂含量为15％(质量分数)时,介电常数、介电损耗角正切值和吸水率分别比氰酸酯／环氧树脂复合材料降低了6％、40％和9％。     

电子束辐射固化环氧树脂的动态力学分析——辐射剂量、引发剂用量及热处理的影响

对电子束辐射固化的环氧树脂进行了动态力学分析。通过对不同样品凝胶含量、内耗tanδ及动态模量变化趋势的研究,得到电子束辐射剂量、引发剂用量和热处理等因素对环氧树脂辐射交联反应的影响规律。辐射剂量的增加使环氧树脂凝胶含量、玻璃化温度T_g及高温模量有所增加,但增长幅度在高辐射剂量下逐渐变小,且树脂交联体系的不均匀性随辐射剂量增大而有所增加。低剂量辐射下,环氧树脂固化物的玻璃化温度及高温模量随引发剂用量增加而增大,高辐射剂量下,引发剂的用量存在最佳值。经过热处理后辐射样品的交联程度得到提高,当热处理温度超过引发剂的热分解温度时,树脂体系中会存在因热固化反应而形成的局部交联网络。     

生物基没食子酸环氧树脂/纳米氧化锌抗菌涂层的制备与性能EI北大核心CSCD

以没食子酸为主要原料制备生物基没食子酸环氧树脂(GAER),将硅烷偶联剂KH550表面改性的纳米ZnO与GAER进行复合,以丁二酸酐为固化剂,制备KH550-nano-ZnO/GAER生物基复合涂层。对纳米ZnO改性前后微观结构的变化进行表征;采用示差扫描量热仪对丁二酸酐/GAER体系的固化过程进行研究,测试KH550-nano-ZnO的加入对GAER固化膜力学性能、热性能、动态力学性能以及抗菌性能的影响。结果表明:适量KH550-nano-ZnO的加入,可以增加GAER固化体系的玻璃化温度,提高涂层表面的抗冲击性,KH550-nano-ZnO含量的增加使得涂层的硬度增加,附着力下降,热稳定性增加。复合涂层的起始热失重温度(T5%)比纯GAER高12.6~15.4℃。当KH550-nano-ZnO含量为2%(质量分数)时,玻璃化转变温度与纯GAER树脂相比增加了30.7℃。KH550-nano-ZnO/GAER固化涂膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率均达到99.99%。     

端氨基树枝状大分子PAMAM/环氧树脂 体系固化物的性能

以端氨基树枝状大分子PAMAM作为环氧树脂固化剂, 通过拉伸试验、 冲击试验、 DSC、 TGA研究了配比和固化温度对PAMAM与环氧树脂E-44的固化物性能的影响。 结果表明, 最佳固化温度为140℃, 但随着固化温度升高, 配比的影响表现出不同的规律: 80℃固化时, 最佳配比为0.47, 此时拉伸强度和冲击强度最佳, 玻璃化转变温度最高, 交联密度最大; 而在80℃以上固化时, 最佳配比逐渐向低配比方向移动, 140℃固化时, 最佳配比为0.28, 此时拉伸强度和冲击强度最佳, 玻璃化转变温度最高, 交联密度最大。固化物的密度和体积收缩率都是配比为0.47时最大, 而热稳定性都是配比为0.28时最佳。利用滴定法测定了固化物的固化度, 结果表明, 随着固化温度的升高, 低配比体系的固化度迅速提高并接近化学计量点配比体系的固化度。      

Anisotropic physical properties of SC-15 epoxy reinforced with magnetic nanofillers under uniform magnetic field

The mechanical properties of SC-15 epoxy can be significantly enhanced when reinforced with nanofillers. In this study, SC-15 epoxy is loaded with iron oxide nanoparticles and chemically functionalized single-wall carbon nanotubes and cured in a modest magnetic field. Magnetic analysis shows that the iron oxide nanoparticles flocculate to form chains and create a structural anisotropy in the system. Measurements of tensile strength, tensile modulus, and compressive strength in orientations both parallel and perpendicular to the curing field demonstrate an anisotropy in mechanical properties as well, even though there are enhanced properties in all directions. Finally, thermal properties analysis shows that there is a modest shift in the glass transition temperature due to particle inclusion and magnetic flocculation.     

国产T800碳纤维用氰酸酯树脂开发及其复合材料性能

基于飞行器减重对耐高温结构复合材料的应用背景,为了拓展国产T800碳纤维增强氰酸酯复合材料体系的应用,通过对国产T800碳纤维表面上浆剂的分析,开展适于国产T800碳纤维的氰酸酯树脂基体配方设计,研究国产T800碳纤维/氰酸酯复合材料的力学性能和耐热性能,分析树脂基体对复合材料界面性能的影响。结果表明:国产T800碳纤维表面上浆剂中含有环氧基团。配方优化后的氰酸酯树脂与国产T800碳纤维复合后,复合材料的室温-湿态力学性能保持率大于74.8%,200℃力学性能保持率大于57%,玻璃化转变温度为226℃,具有优异的热机械性能和界面性能。     

Moisture absorption by cyanate ester modified epoxy resin matrices. Part III. Effect of blend composition

The moisture absorption of thermally cured cyanate ester modified epoxy resin matrices has been studied under constant hygrothermal conditions and with a series of thermal spikes. Various resin blends of differing composition were studied, so that the effect of resin structure on moisture absorption could be assessed. It was found that intermittently applied thermal spikes can enhance the moisture absorption by cyanate esters and their blends with epoxy resin. The equilibrium moisture concentration was found to increase with the fraction of cyanate ester in the blend. The results of the desorption study on both control and spiked specimens showed that some of the water molecules remain entrained in the resin, probably as a result of hydrolysis of the polymer matrix. Up to a thermal spiking temperature of 160 °C, the crosslink density remained constant but at higher temperatures tended to decrease, as observed by examination of the modulus above the glass transition temperature.     

芳胺固化四溴双酚A环氧树脂动态力学性质的研究

用高分子材料动力学谱仪研究了芳香二胺固化四溴双酚Ａ环氧树脂的固化时间,固化温度,固化剂的摩尔比,溴含量以及固化剂的种类对固化的动态力学性质的影响。通过对固化物玻璃化温度Ｔｇ的测定,为胺固化溴代环氧树脂的实际应用条件提供了理论依据。     

T800碳纤维/9518氰酸酯复合材料的性能

通过差示扫描量热（DSC）法研究了9518氰酸酯的固化反应,制定了9518氰酸酯的固化工艺;通过动态热机械分析（DMA）测试、力学性能测试、金相显微镜和SEM等方法研究了T800碳纤维/9518氰酸酯复合材料的受热行为、力学性能、纤维微观形貌和界面特性。结果表明：9518氰酸酯的固化反应只有一个固化反应放热峰,其比较合理的固化工艺为130℃/0.5 h+160℃/0.5 h（加压合模）+200℃/2 h+230℃/2 h。T800碳纤维/9518氰酸酯复合材料的玻璃化转变温度为255℃,其各项力学性能比T700碳纤维/9518氰酸酯复合材料提高均大于10%,室温-湿态力学性能保持率大于83%,200℃的力学性能保持率大于60%。T800碳纤维不规则的截面和表面沿长度方向的沟槽有利于树脂与纤维间形成良好的结合界面。     

Investigating of polysulfide and epoxy‐polysulfide copolymer curing

Polysulfide can be cured in various methods. In this work, the effect of various oxidative curing agents (manganese dioxide and para quinonedioxime) in presence of curing accelerator (Diphenylguanidine) on mechanical‐dynamical properties and cure time of polysulfide resin (G4) was investigated. Results showed that mentioned oxidative curing agents have no remarkable effect on mechanical properties and cure time. But preferred method is preparation of polysulfide‐epoxy copolymer. This copolymer is a new class of liquid polymer composition containing block copolymers, with alternating blocks of polysulfide and polyepoxide. in different epoxy/polysulfide ratio, the epoxy‐polysulfide copolymer showd different tensile strenght, elongation, hardness, gel time, viscosity and Tg, but epoxy free polysulfide approximately revealed constant mechanical and dynamical properties so that epoxidized polysulfide had excellent mechanical properties and suitable curring times in comparison with those samples which were cured in other methods. FT‐IR spectroscopy, viscometry and GPC were used to verify the formation of epoxy‐polysulfide copolymer. Results obtained from DMTA and SEM showed that phase separation of epoxy resin from the copolymer matrix took place and The glass transition temperature (Tg) of the cured copolymer was between the cured epoxy and polysulfide glass transition temperatures.