甲基环戊二胺型苯并噁嗪合成及其与环氧树脂固化体系热稳定性的比较

分别用苯酚(Ph)和壬基酚(NP)与多聚甲醛,对甲基环戊二胺(TAC)进行曼尼希反应,制备出来两种不同结构的甲基环戊二胺型苯并噁嗪分别简称为TPBZ、TNBZ,然后将两种苯并噁嗪与环氧树脂共混固化并和原料TAC与环氧树脂共混固化比较。用FT-IR、~1H NMR分析了两种苯并噁嗪的化学结构;用DSC对共混固化体系特性进行研究,用TGA分析了固化物的热稳定性。结果表明,固化物TPBZ/EP的热分解温度比固化物TAC/EP提高32℃,最大失重速率温度提高58℃,700℃残炭率提高11.2%,固化物TNBZ/EP的热分解温度比固化物TAC/EP提高42℃,最大失重速率温度提高56℃。     

四缩水甘油醚蒽基结构环氧树脂的合成

以邻苯二甲醚和丙醛为原料,先合成出2,3,6,7-四甲氧基-9,10-二乙基蒽,催化形成羟基,再以此合成出一种新型具有蒽环结构的四官能团环氧树脂——2,3,6,7-四缩水甘油醚-9,10-二乙基蒽(TGEDEA)。通过红外光谱、核磁共振(1H-NMR)对所合成的环氧树脂结构进行表征。采用4,4’-二氨基二苯基砜(DDS)对所合成的环氧树脂进行固化,并通过差示扫描量热分析(DSC)研究了其固化反应动力学。DSC和热重分析(TGA)等对所得环氧树脂固化物的性能研究表明,TGEDEA/二氨基二苯基砜(DDS)固化物在空气中和氮气中的T10%分别为408℃和400℃,其具有良好的耐热性能。     

倍半硅氧烷改性E-51/DDS树脂体系的性能研究

用自制的γ-(2,3-环氧丙氧)丙基倍半硅氧烷为改性剂,对双酚A缩水甘油醚型环氧树脂E-51进行改性,两者配比为60/40(质量比),选用等当量的4,4'-二氨基二苯砜(DDS)为固化剂,形成环氧-倍半硅氧烷杂化材料.通过凝胶特性曲线、傅立叶变换红外光谱(FTIR)以及差示扫描量热方法(DSC)研究了该体系的固化反应特性及动力学问题;初步研究了固化体系的力学性能以及热性能.结果表明,该体系具有较好的工艺性,其固化反应的活化能是 48.7 kJ/mol,体系的热变形温度(HDT)达到200℃,热分解温度达到442℃,玻璃化转变温度(Tg)达到245℃,比相同条件下的E-51/DDS体系分别高出了31,58,20℃,体系在800℃时热残余量为25%,同时其弯曲强度和冲击强度基本保持不变.     

环氧树脂/聚酰胺体系固化工艺分析

利用差热分析仪对环氧树脂E51/聚酰胺650体系的固化反应过程进行测试。分析了固化剂添加量、改性剂种类及粉煤灰微珠对体系固化反应的影响。结果表明,固化促进剂和粉煤灰微珠会降低反应起始温度,促进反应进行;固化剂添加量和稀释剂等对固化温度影响较小。根据实验结果确定预固化温度为80℃,制备固化试样并进行DTA测试,由测试结果确定后固化温度为120℃。结合预固化温度和后固化温度制备不同的固化试样测试其红外谱线,并利用内标法计算环氧基面积表征固化度,最终确定最优固化制度为预固化温度80℃(120 min),后固化温度120℃(30 min)。     

新型含硅氧烷液体环氧树脂的合成与表征

以四甲基二乙烯基二硅氧烷和间氯过氧化苯甲酸为原料,通过一步氧化反应制备了1种新型含硅氧烷液体环氧树脂(SiO-EP).采用核磁、红外和质谱对该环氧树脂的结构进行了表征.采用示差扫描量热法(DSC)和热失重法(TGA)对SiO-EP/PN固化物进行了热性能分析,发现该树脂的玻璃化转变温度Tg为81℃,N2条件下700℃时燃烧残炭率高达62%.拉伸和弯曲测试表明该树脂具有良好的力学性能,其拉伸强度和弯曲强度分别为72MPa和103MPa.     

含碳癸硼烷结构的端炔丙基苯醚树脂的制备和表征

以1,2-二(4-羟基苯基)碳癸硼烷(CBR-328)为原料,合成了1,2-二(4-炔丙氧基苯基)碳癸硼烷(CBR-404),红外光谱和核磁共振(1H-NMR,13C-NMR,11B-NMR)表征其结构。在热作用下,CBR-404发生自身固化,利用红外光谱和差示扫描量热分析研究了固化动力学。结果表明,该树脂体系表观活化能为120.17 k J/mol,固化反应级数n=0.93;固化起始反应温度Tonset=228.76℃,峰值固化温度Tcure=267.90℃,后处理温度Ttreat=292.46℃等固化工艺参数;固化后树脂具有良好的热氧稳定性,氩气和空气氛围中,5%失重温度分别是442.8℃和583.2℃,900℃的残留率分别为86.6%和91.6%。     

非等温DSC法研究环氧树脂/空心玻璃微珠体系固化动力学

采用非等温差示扫描量热(DSC)法研究了空心玻璃微珠(HGB)填充环氧树脂/4,4′二氨基二苯基甲烷(EP/DDM)体系的固化反应过程,计算了固化体系的动力学参数,确立了固化工艺条件。结果表明:EP/DDM/HGB体系的表观活化能为51.21kJ·mol~(-1),反应级数为0.91;HGB的加入使固化反应的起始温度提前7~12℃,峰值温度提前4~6℃,并降低了固化体系的反应焓变。     

含金刚烷结构胺类固化剂的制备与性能

以1,3-二溴金刚烷为原料,合成了一种环氧树脂固化剂1,3-二[4-(4-氨基苯氧基)苯基]金刚烷(BAPPA),并采用傅里叶变换红外光谱、核磁共振波谱等对其结构进行了表征,用差示扫描量热分析研究了环氧树脂(E51)/BAPPA体系的固化反应动力学,根据Kissinger方程计算出体系的反应活化能为43.57kJ/mol。对E51/BAPPA固化物的耐湿热性能、动态热机械性能、力学性能、介电性能的表征结果表明,环氧树脂固化物的拉伸强度为98MPa,玻璃化转变温度(Tg)为176.3℃,Td5高达406℃,吸水率、介电常数比相同条件下E51/DDM固化物分别降低了34.9%和15.7%。     

基于苯甲醛衍生双酚的苯并嗪树脂的合成、表征及热固化反应研究

以苯甲醛衍生双酚、甲醛和苯胺为原料,合成了苯甲醛衍生双酚型苯并嗪树脂(BBA-a)。用核磁共振氢谱(~1H-NMR)和红外光谱(FT-IR)对BBA-a进行了表征。热重(TG)表明固化树脂在氮气中热失重5%和10%的温度分别为293℃和339℃,氮气气氛下800℃时的残碳率为42%。采用FT-IR和差示量热扫描(DSC)方法研究了BBA-a的固化反应和非等温固化动力学。用Kissinger和Ozawa方式计算BBA-a的固化反应活化能分别为94.8和98.4kJ/mol,指前因子为6.15×1015,反应级数为1.04。用T-β线性外推法确定了BBA-a的固化工艺参数。     

六咪唑环三磷腈的合成及其作为环氧树脂固化促进剂的性能

利用六氯环三磷腈与咪唑发生亲核取代反应,合成六咪唑环三磷腈(HImCP);通过红外光谱、核磁共振~1H谱和³¹P谱对其结构进行表征;进一步将其作为固化促进剂,加入双酚A型环氧树脂(E51)/甲基六氢苯酐(MHHPA)固化体系,通过凝胶时间和非等温DSC固化动力学分析研究体系的室温存储稳定性和高温固化反应活性,并考察固化物的力学性能和热性能。结果表明:相较于咪唑,HImCP是一种良好的潜伏性固化促进剂,当其添加量为1%(质量分数)时,E51/MHHPA体系具有较好的室温存储稳定性和高温固化活性;同时,得到的环氧树脂固化物表现出更高的拉伸强度、玻璃化转变温度和热稳定性。     

A effective flame retardant for epoxy resins based on poly(DOPO substituted dihydroxyl phenyl pentaerythritol diphosphonate)

Poly(DOPO substituted dihydroxyl phenyl pentaerythritol diphosphonate) (PFR) was synthesized via the reaction between 10-(2,5-dihydroxyl-phenyl)-9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide (DOPO-BQ) and pentaerythritol diphosphonate dichloride (SPDPC). The structures of PFR were characterized by Fourier transformed infrared (FTIR) spectroscopy and ¹H nuclear magnetic resonance (¹H NMR). Thermal degradation behaviors and flame retardant properties of the epoxy resin (ER)/PFR systems were investigated from the thermogravimetric analysis (TGA), UL-94 test and the limiting oxygen index (LOI) test. Moreover, the surface morphology of the char residue was studied by scanning electron microscopy (SEM). When the PFR content reached 10 wt%, the epoxy resin system met the UL-94 V0 classification and the LOI value of 30.2. The microscale combustion calorimetry (MCC) was used to evaluate the combustion behaviors of the ER/PFR. It was found that the addition of PFR obviously decreased the value of peak heat release rate and total heat release of the hybrids. The TGA results showed that the epoxy resin with 10 wt% PFR exhibited high char yields. The high char yields and the high limiting oxygen index values were found to certify the excellent flame retardancy of this phosphorus-containing epoxy resin.     

603环氧树脂体系固化动力学模型的建立与验证

采用非等温差示扫描量热法（DSC）研究了603热塑增韧环氧树脂体系的固化反应动力学。研究发现,在低升温速率测试条件下603环氧树脂体系固化反应的DSC曲线有两个重叠的放热峰,通过分离两个重叠的放热峰,研究了603环氧树脂体系固化动力学的特性。利用Kissinger方法和Kamal方程分别拟合得到603树脂体系固化反应的活化能和固化动力学参数,选择三种典型固化工艺制度下预测的树脂固化反应结果与实验数据对比,验证了所建立动力学模型的可靠性。基于不同升温速率的放热曲线,通过外推法得出该树脂占总反应比例70%的第一个反应固化温度为（177.3±2.2）℃,占总反应比例30%的第二个反应的起始温度和固化温度分别为（178.6±0.7）℃和（216.9±1.7）℃。研究结果对于多组分热固性树脂体系固化动力学的分析和复合材料成型工艺的优化具有重要的指导意义。     

电子封装用环氧树脂固化温度与应变的三维有限元模拟

环氧树脂因具有许多优异的性能而被广泛用作电子封装材料,然而环氧树脂在固化过程中产生的内应力会对封装产品的性能产生严重影响。针对一种用于电子封装的环氧树脂,通过实验分析了其固化动力学、密度、导热系数、玻璃化转变温度、弹性模量、化学收缩应变和热应变等性能参数,建立了固化过程中的数学模型。通过ABAQUS建立三维有限元模型,采用顺序耦合分析方式,分步进行传热分析和应力应变分析,模拟环氧树脂固化过程中的温度场、固化度场和应力应变场。最后采用光纤布拉格光栅（FBG）监测环氧树脂在固化过程中内部的温度和应变变化,并与模拟进行对比,结果表明本文所建立的有限元模型具有较高的可靠性。      

含磷双环戊二烯酚醛固化剂的合成及固化环氧树脂的性能

合成了一种含磷酚醛型环氧树脂固化剂DCPD-DOPO,通过红外光谱和核磁共振谱对其化学结构进行了表征,采用凝胶渗透色谱测量了其相对分子质量。以DCPD-DOPO、苯酚型酚醛树脂(PF8020)或其复合物为固化剂,双酚A环氧树脂(DGEBA)为基料,制备了不同磷含量的阻燃环氧树脂。通过热重分析、差示扫描量热分析研究了环氧树脂固化物的热性能和阻燃性能;通过极限氧指数(LOI),垂直燃烧实验和锥形量热法研究了固化后环氧树脂固化物的燃烧特性。结果表明,DCPD-DOPO固化的环氧树脂的LOI可达31.6%,垂直燃烧性能达到UL94 V-0级,玻璃化转变温度(T_g)为133℃。采用DCPD-DOPO与PF8020复合物固化的环氧树脂的T_g提高到138℃以上,LOI值略有降低,但仍能通过UL 94V-0测试。DCPD-DOPO与PF8020添加DCPD-DOPO后,复合固化的环氧树脂的热释放速率峰值及总释热量较PF8020固化的环氧树脂大幅度降低。此外,还用Kissinger法对环氧树脂固化反应动力学进行了研究。     

端羧基液体丁腈橡胶改性海因环氧树脂性能研究

目的 采用端羧基液体丁腈橡胶(CTBN)对海因环氧树脂进行增韧改性。方法 通过热熔法将不同份数的CTBN添加到海因环氧树脂中，以4,4''–二氨基二苯甲烷为固化剂制备了改性环氧树脂，通过固化动力学研究确定了其固化工艺，考察CTBN用量对改性树脂体系的反应活性、力学性能、热性能以及断面微观形貌的影响。结果 随着CTBN的加入，改性树脂的固化放热峰向高温方向偏移。CTBN可显著提高树脂体系的断裂伸长率和冲击强度，其热性能基本保持不变。改性树脂的断面呈现两相“海岛”结构。结论 CTBN对海因环氧树脂有明显的增韧作用，制备的改性树脂体系可用于金属防腐涂料和胶黏剂等材料。     

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。     

改性咪唑环氧树脂中温固化剂的制备与性能

以不同多元羧酸（MA）、2-甲基咪唑（MI）及2-乙基己酸（EHA）进行酰胺化反应并成盐,得到咪唑酰胺化衍生物盐（MIADS）,作为环氧树脂中温固化剂。用红外光谱（FT-IR）、动态热机械分析（DMA）、热重分析（TGA）和力学性能测试等方法对固化剂结构及环氧树脂固化物的性能进行了表征。结果表明,多元酸改性咪唑（MIA...     

828环氧树脂体系电子束固化反应机理的研究

对电子束（EB）辐射828环氧树脂的固化反应机理进行了研究，考察了不同引发剂，稀释剂对树脂体系辐射反应的影响。实验发现，阳离子型光引发剂可以引发环氧树脂的电子束辐射固化反应，传统的热固化体系并不适用于电子束固化，稀释剂的使用会降低反应体系的固化度，其中活性稀释剂的影响较小，供电子型溶剂会对环氧树脂的辐射固化反应起阻聚作用。以环氧丙烷作为单官能团环氧花合物，采用红外光谱，自由基捕捉技术与气相色谱－质谱相结合的方法，研究了电子束辐射环氧丙烷－碘Weng盐体系的辐射反应机理，推导出由碘Weng盐在电子束辐照下分解，随后产生质子酸，引发环氧丙烷阳离子开环聚合的反应过程。     

剥离型环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料研究

采用阳离子交换的方法对蒙脱土进行了有机化处理,使蒙脱土由亲水性变成亲油性,并且使其层间距由原来的1.2nm扩大到2.2nm.采用X-射线衍射仪研究了有机蒙脱土在环氧树脂中的剥离行为,制备了环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料并测试了其性能.实验结果表明,环氧树脂与有机蒙脱土的相容性好,蒙脱土在环氧树脂中完全剥离;环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料的力学性能、热性能以及阻隔性能与纯环氧树脂固化物相比均有不同程度的提高和改善.     

基于微波固化工艺的碳纤维T800/环氧树脂复合材料固化反应动力学

针对微波固化工艺下的碳纤维（T800）/环氧树脂复合材料的固化反应行为,运用非等温差示扫描量热（DSC）法,研究了T800/环氧树脂复合材料的固化反应放热过程。基于Kamal动力学模型,采用粒子群全局优化算法,拟合得到了纯微波固化工艺及高压微波固化工艺的T800/环氧树脂复合材料固化反应动力学方程,通过实验验证,该方程能够很好地描述T800/环氧树脂复合材料微波固化反应动力学行为。并系统对比研究了不同固化工艺方法对T800/环氧树脂复合材料固化反应动力学的影响。结果表明：相比传统热固化工艺,微波固化工艺能够有效提高T800/环氧树脂复合材料的固化反应速率并降低其固化反应的活化能,同时固化压力的引入对T800/环氧树脂复合材料的固化反应有一定的促进作用。