BPA-PA酚醛环氧树脂导电胶的合成与性能研究

以双酚A多聚甲醛酚醛树脂（BPA-PA酚醛树脂）和环氧氯丙烷为原料,通过亲核取代反应得到BPA-PA酚醛环氧树脂。采用FT-IR、¹HNMR进行结构确证。通过单因素和正交实验得到BPA-PA酚醛环氧树脂的最佳合成工艺条件：在环氧氯丙烷用量为80 g,催化剂用量为0.5 g,反应温度为80℃,反应时间为3 h, 10%（质量分数）NaOH用量为15 g条件下,环氧值达到0.565。然后结合非等温DSC、T-β外推直线和FTIR分析研究了最佳固化工艺条件。最后以BPA-PA酚醛环氧树脂为基体树脂,加以导电填料和助剂,制备出中温型导电胶。对其导电胶进行拉伸剪切强度、体积电阻率、热重和扫描电镜测试分析。结果显示：自制BPA-PA酚醛环氧树脂导电胶拉伸剪切强度达到17.04 MPa、体积电阻率达到8.65×10^-4Ω·cm、残碳量达到65.28%。相对市售E-51环氧树脂所制导电胶,自制BPA-PA酚醛环氧树脂导电胶拉伸剪切强度提高2.59 MPa,体积电阻率降低2.65×10^-4Ω·cm,残炭量提高3.88%。     

低温快速固化环氧导电胶的制备与性能

采用E-51型环氧树脂为导电胶基体树脂, 低分子量聚酰胺树脂(PA)为固化剂, 填加经硅烷偶联剂(KH550)改性后的纳米级和微米级铜粉及助剂制备导电胶。首次采用了液态固化剂(低分子量的聚酰胺酯), 以解决导电胶制备过程中填料用量受限的难题。通过正交试验方法探讨了导电胶中导电填料的含量、导电填料配比、硅烷偶联剂用量和还原剂添加量对导电胶粘接性能和导电性能的影响, 对导电胶的制备工艺进行了优化, 获得了制备导电胶的最佳方案。测试结果表明该导电胶能够在60 ℃下4 h内快速固化。在填料质量分数为65%时, 导电胶具有最低的体积电阻率3.6×10-4 Ω·cm; 导电胶的抗剪切强度达到17.6 MPa。在温度为85 ℃、湿度(RH)为85%的环境下经过1000 h老化测试后导电胶电阻率的变化和剪切强度的变化均不超过10%。      

复合环氧树脂阻燃改性研究

使用环氧树脂E51与固化剂聚醚胺WHR-H023以质量配合比为3∶1的比例混合制备树脂基体,以聚磷酸铵、可膨胀石墨、氢氧化铝作阻燃剂,添加到树脂基体中,制备出具有阻燃性的复合环氧树脂。测试分析样品的阻燃性能、拉伸性能。结果表明,以聚磷酸铵、可膨胀石墨和氢氧化铝作阻燃剂,添加量均为2.5%时,制得的复合环氧树脂的极限氧指数分别为21.6、21.1和19.7,添加聚磷酸铵的阻燃效果好于可膨胀石墨和氢氧化铝;拉伸强度分别为50.33、46.22和44.25MPa。添加阻燃剂可以提高材料的阻燃性能和拉伸性能。     

耐高温聚氨酯改性TDE-85/E-51环氧树脂胶粘剂的制备和性能

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)环氧树脂的改性,制备了一种高强高韧的耐高温环氧树脂结构胶粘剂。通过改变E-51、TDE-85、PU及固化剂之间的配比,探讨了各个组分对胶粘剂力学性能的影响。通过SEM分析,研究了PU增韧环氧树脂的机理。结果表明,TDE-85和E-51的配比为1∶1,PU添加量为环氧树脂的19%,芳胺固化剂添加量为20%时,胶粘剂具有最佳的耐热性和力学性能。制备的PU改性TDE-85/E-51结构胶粘剂室温拉伸剪切强度达到25.81 MPa,160℃高温拉伸剪切强度为12.85 MPa,剥离强度达到51.68 N/cm。     

新型环氧树脂体系固化动力学及其碳纤维复合材料性能研究

以多官能环氧树脂TDE-85、E-51环氧树脂、活性稀释剂和固化剂为主要原材料，制备了一种中高温固化的环氧树脂。采用非等温差示扫描量热(DSC)法研究树脂固化行为，利用Kissinger和Crane方程求得该树脂的固化反应动力学参数，并使用T-β外推法得到该树脂的最佳固化温度，从而建立了该环氧树脂体系的固化动力学模型。在此基础上，以该树脂为基体，T800碳纤维为增强相，采用缠绕模压工艺制得复合材料单向板及NOL环。利用扫描电镜(SEM)观察复合材料的微观形貌，通过动态机械热分析仪发现T800碳纤维/EP复合材料的储能模量随温度的升高而降低，损耗因子峰值对应的玻璃化转变温度为137℃。复合材料单向板在室温下的拉伸强度为2784MPa, NOL环在350℃下的拉伸强度为1349MPa,其拉伸强度随温度的增加而减小。     

炭纤维表面性质及上浆剂对炭纤维聚碳酸酯复合材料界面性能的影响

通过对比未处理炭纤维、氧化炭纤维、商业化环氧树脂用炭纤维和实验室用聚氨酯及环氧树脂自上浆炭纤维的表面性质和其增强聚碳酸酯层间剪切强度,研究炭纤维表面性质与上浆剂对界面结构与性能的影响。结果表明,未处理炭纤维表面官能团与树脂的浸润性最小,层剪值最低为38.1 MPa。氧化纤维表面官能团增加,浸润性提高,层剪值提高到50.6 MPa。商业化环氧树脂用炭纤维表面官能团与树脂浸润性相比氧化纤维明显提高,层剪值相当,为50.8 MPa。说明浸润性是强界面产生前提,但不是充分条件。自上环氧浆炭纤维复合材料的层剪值相比商业炭纤维更低,约为31.7～39.5 MPa,而聚氨酯上浆炭纤维表面官能团与浸润性跟商业化环氧树脂用炭纤维相当,但层剪值提升18.9%,为60.4 MPa。说明界面结合强度提高的原因更依赖于氨酯键与炭纤维表面及聚碳酸酯树脂基体均能产生强的化学作用。     

国产芳纶Ⅲ纤维复合材料层间剪切性能研究

通过不同官能团数的环氧树脂复配得到4种性能不同的树脂配方,制备了复合材料NOL环,探讨了基体性能、工艺参数对复合材料层间剪切性能的影响.结果表明:树脂体系的韧性对复合材料NOL环的层间剪切性能影响较大,其中韧性较好的R32体系的层间剪切强度达到49MPa,而韧性较差的R34体系只有37MPa;工艺参数对层间剪切强度影响...     

改性三叶形聚乙烯醇纤维/环氧树脂复合材料的结构与性能

异形截面纤维大的比表面积有利于提高纤维与基体树脂间的界面结合,改善复合材料的强度和韧性.文中采用环氧氯丙烷对熔纺三叶形聚乙烯醇(PVA)纤维进行表面改性,通过模压成型首次制备了改性三叶形PVA纤维/环氧树脂复合材料.对比研究了改性前后三叶形PVA纤维表面结构和性能及对复合材料力学性能的影响.结果表明,改性后三叶形PVA纤维表面出现鳞状沟槽,粗糙度增加;纤维表面接枝了环氧官能团,与环氧预浸料的接触角减小,浸润性增加;表面接枝的环氧官能团参与了基体树脂的固化反应,单纤拔出力提高至3.61 N;改性三叶形PVA纤维/环氧复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别为62.3 MPa,53.8 MPa和79.0 kJ/m2,比未改性三叶形PVA纤维/环氧复合材料分别提高了22.9％,134.9％和43.1％.     

改性环氧树脂的合成及在低红外发射率涂层上的应用

合成了聚氨酯改性环氧树脂,研究了合成改性环氧树脂的最佳反应时间,通过红外光谱(IR)研究了聚氨酯预聚体和环氧树脂之间的化学反应,不同聚氨酯预聚物添加量对改性树脂固化物冲击韧性和拉伸强度的影响,并以该树脂制备了低红外发射率涂层,研究了聚氨酯不同添加量及固化剂种类对涂层柔韧性和硬度的影响。结果表明,制备改性环氧树脂的最佳反应时间为3h,红外谱图显示聚氨酯预聚体成功接枝到环氧树脂上。当聚氨酯预聚体的添加量为环氧树脂质量的10%时,改性树脂冲击韧性和拉伸强度达到最大值;选用聚酰胺为固化剂时,涂层的柔韧性可达1mm,铅笔硬度始终保持在3H。     

LiCl处理对芳纶纤维表面结构与性能的影响

为提高芳纶纤维与复合材料基体间的界面强度,首先,使用LiCl乙醇溶液处理芳纶纤维一定时间;然后,对LiCl处理芳纶纤维表面的化学组成、微观形貌、单丝拉伸强度及芳纶纤维/环氧树脂复合材料的界面性能等进行了测试分析。结果表明:使用LiCl乙醇溶液处理芳纶纤维后,芳纶纤维表面的含氮官能团含量增加;处理后,芳纶纤维表面有刻蚀出的沟槽,表面粗糙度增大,进而改善了芳纶纤维与环氧树脂基体的界面粘接性能,使芳纶纤维/环氧树脂复合材料的层间剪切强度由处理前的21.75 MPa提升到37.98 MPa;最佳处理时间为3~4 h,而处理时间过长会导致芳纶纤维的单丝拉伸强度及复合材料的层间剪切强度下降。所得结论证实使用LiCl处理芳纶纤维是一种有效的表面改性方法。      

固化剂对环氧树脂砂浆修补材料性能的影响

主要探讨了固化剂的掺量、存贮时间及环境因素对环氧树脂砂浆性能的影响.研究结果表明,固化剂掺量为30份/100份环氧树脂时,环氧树脂砂浆早期强度发展很快,3d抗折强度为7.2MPa,抗压强度为24.4MPa;后期强度发展稍慢,90d抗压强度为53.1MPa.固化剂掺量为10份/100份环氧树脂时,后期强度很大,90d抗压强度为96.9MPa,但早期强度发展较慢,固化时间长.40℃环氧树脂砂浆固化迅速,3d抗折强度即高于12.5MPa,抗压强度可达48.1MPa.     

基于复合材料湿法模压工艺的快速固化树脂体系研究

以适用于湿法模压工艺的快速固化环氧树脂体系为研究目标,研究了以改性胺类为主体的环氧固化体系特性。采用差示扫描量热仪(DSC)测试树脂体系的热性能,凝胶化时间测试仪确定树脂体系的固化时间,万能材料试验机表征树脂体系的力学性能,最后确定了快速固化树脂体系最佳的配比参数和浇注体性能。测试结果表明,在20%的固化剂用量和120℃的固化温度下,凝胶化时间达到48s,可以在5min左右完成固化,固化度达98%,拉伸强度达到63MPa,相比常规树脂体系和国内产品均有明显提升。     

固化温度对亚麻纤维及其增强复合材料力学性能的影响

研究热压成型过程中,不同固化温度对亚麻纤维及其增强复合材料力学性能的影响。结果表明:亚麻纤维在120,140℃和180℃分别处理2h后单纤维拉伸性能发生不同程度的下降。环氧树脂E-51在120,140℃和180℃下固化2h后拉伸性能未发生明显变化。基于环氧树脂的单向亚麻纱线增强复合材料分别在120℃和140℃固化成型时,拉伸强度和冲击强度变化不大。但当固化温度达到180℃时,由于亚麻纤维在高温环境下损伤较为严重,其增强复合材料的拉伸强度和冲击强度均发生明显的下降。然而复合材料的拉伸模量随着成型温度的升高有一定幅度的提升。     

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。     

Effects of compound curing agent on the thermo-mechanical properties and structure of epoxy asphalt

Epoxy asphalt curing system was prepared by sebacic acid compound with methyl-tetrahydrophthalic anhydride (MeTHPA) or Tung oil anhydride (TOA). Tensile strength, penetration, differential scanning calorimetry, dynamic mechanical thermal analysis, torn section microscopy photographs and scanning electron microscope analysis were utilised to investigate the mechanical properties, thermodynamic behaviour and micro-structure of epoxy asphalt curing systems under different curing agents. The results showed that in the presence of compound curing agent, the tensile strength and surface hardness of the epoxy asphalt curing system effectively improved, the induction period of the curing reaction decreased, the curing reaction mechanism turned to one-step reaction from two-step reaction, the Tg of asphalt phase and epoxy phase could simultaneously increase, and high-temperature damping performance also improved, but the particle size of asphalt dispersed in epoxy resin becomes uneven, while the curing system becomes semi-brittle from toughness. Compared to TOA, the effects of MeTHPA on such performance were more obvious.     

海工混凝土结构用环氧树脂固化体系性能研究

随着我国海洋经济的飞速发展,对海工混凝土结构腐蚀修复补强技术的需求日益增大。现有地面以上混凝土结构修复技术非常成熟,环氧树脂固化体系对于海洋环境的适用性是其应用环境由地面拓展到海工领域的关键。本研究遴选出7种市售固化剂,通过固化剂及树脂体系黏度、水下凝胶时间对其进行初步筛选,并研究了固化环境、固化时间、固化剂用量对树脂体系的压缩性能影响。最终,通过对拉伸性能、黏结性能的研究,得到海水环境下综合性能表现最优的为810固化剂。结果表明：当环氧树脂E51与固化剂810质量比为2∶1时,在海水中养护7 d,水下凝胶时间为65 min,压缩强度为101.59 MPa,拉伸强度为32.59 MPa,断裂伸长率为4.09%,黏结强度为3.52 MPa。     

耐热强韧性环氧树脂基体的性能

本文用脂环族三官能度环氧树脂TDE-85改性双酚A型环氧树脂达到提高耐热性与强韧性的目的。研究了TDE-85含量对树脂基体性能的影响规律,结合动态介电分析法(DDA)确定的固化工艺制备并测试树脂基体性能,实验结果表明,改性环氧树脂体系的力学性能、热性能及冲击强度均有较大幅度的提高,与普通双酚A型树脂相比,相同固化体系作用下拉伸强度、断裂延伸率、弯曲强度及冲击韧性分别提高49.05%、50.0%、36.24%及19.53%;DMA测试结果显示其热稳定性好,Tg提高大于10℃以上,71℃时储能模量E′下降4.5%。并通过红外光谱学进行了分子结构与性能的相关分析。     

混合型固化剂对环氧树脂室温和低温力学性能的影响

研究了一种刚性和柔性胺混合型固化剂（芳香胺DETD和聚醚胺D-400）固化环氧树脂浇铸体的力学性能、材料断裂表面的微观形貌和玻璃化转变温度等性能。结果表明:当D-400加入量占固化剂总量的40%时,其室温拉伸强度呈现最大值,为82.52 MPa,弹性模量为2.30 GPa,与未加D-400的体系相比分别提高了6.3%和14.4%,其低温冲击强度提高了14%。对冲击断面形貌进行扫描电子显微分析表明:D-400的加入致使断口形貌变得粗糙,抗开裂能力得到提高。热分析实验结果显示,体系的玻璃化转变温度随着D-400含量的增加而降低。此外,还探讨了环氧树脂体系低温增韧机制。      

硅烷偶联剂对电子束固化碳纤维复合材料的增效研究

根据碳纤维表面的特点及其复合材料中树脂基体进行电子束固化的机理,对碳纤维表面进行预氧化以提高碳纤维表面含氧官能团的含量,利用偶联剂的化学架桥作用对电子束固化复合材料界面进行了增效研究。采用X射线光电子能谱（XPS）对处理后碳纤维表面化学成分进行了分析,并采用层间剪切强度对电子束固化复合材料界面粘合性能进行了评价。结果表明,碳纤维表面的含氮官能团使电子束固化复合材料中碳纤维与环氧树脂基体之间的粘合强度减弱,偶联剂与预氧化碳纤维表面进行了强相互作用,使电子束固化复合材料层间剪切强度得到提高。