高性能和厚朴酚生物基环氧树脂的性能调控

以生物基化合物和厚朴酚为原料,通过简单的一步反应制得生物基环氧树脂DGEH。和厚朴酚分子结构中刚性的联苯结构和柔性的烯丙基可赋予树脂优异的综合性能。实验结果显示,DGEH在25℃的本征黏度仅为0.088 Pa·s,明显低于石油基双酚A型环氧树脂E51的8.388 Pa·s,且分别以4,4’-二氨基二苯甲烷（DDM）和4,4’-二氨基二苯砜（DDS）为固化剂,DGEH体系均具有比E51更宽的加工窗口。在最优固化条件下,DGEH/DDS的玻璃化转变温度、N₂氛围下800℃残碳率和弯曲模量分别为261℃,32.3%和3360MPa,这比E51/DDS体系的相应性能分别提高了27℃,1.4倍和30%。另外,DGEH/DDS的本征阻燃性能达到了UL-94垂直燃烧测试的最高等级V0级,克服了石油基环氧树脂E51易燃的缺点。     

碱性EP_b-POSS增韧E-51/DDS环氧树脂的研究

以KH560在碱性条件下水解缩合制备的环氧基倍半硅氧烷(EPb-POSS)为改性剂,对双酚A型环氧树脂(E-51)/4,4′-二氨基二苯砜(DDS)进行改性,制备EPb-POSS/E-51/DDS改性树脂体系,研究该树脂体系的固化工艺和不同含量的EPb-POSS对改性树脂体系力学性能和热稳定性的影响。结果表明,EPb-POSS对改性树脂的固化工艺及其刚性影响不大,但是能显著提高其韧性。POSS含量为1.0%(质量分数)时,改性树脂的冲击强度达到49.2kJ·m2,提高了90.0%,并表现为明显的韧性断裂;弯曲强度132.8MPa,略有提高;初始分解温度378.0℃,提高了26.0℃。     

卫星用M40/BADCy复合材料研究

为提高卫星结构用复合材料的性能,研制了改性氰酸酯树脂基M40复合材料,采用傅里叶红外光谱法及DSC法对E51环氧树脂改性双酚A型二氰酸酯(BADCy)体系的反应性进行了研究.结果表明:低温时主要发生三嗪环反应,高温时主要发生五元化反应;BADCy改性体系的吸湿率随E51含量的增加而下降,当E51含量为10%时,BADCy的弯曲强度和冲击强度分别提高了27%和49%;100h水煮使M40/BADCy复合材料的层间剪切强度下降18%,-50℃/12 h～150℃/12 h循环20次的高低温交变对M40/BADCy复合材料的力学性能几乎没有影响,经总计量为109J/m2的紫外线辐射后,M40/BADCy复合材料的剪切强度和弯曲强度仅下降了7.5%和9.1%.     

酚醛环氧树脂改性环氧胶粘剂的耐热性能研究

通过以双酚A型环氧树脂(E-51)为树脂基体，双酚A型酚醛环氧树脂为改性剂，4,4-二氨基二苯砜(DDS)为固化剂，研制出了一种耐高温环氧胶粘剂。结果表明：酚醛环氧树脂的加入能够大幅度地提高环氧胶粘剂的耐温性能。动态热机械分析结果显示，酚醛环氧树脂的加入，使环氧树脂体系的玻璃化转变温度(T_g)从216.46℃提高到了234.03℃;在氮气氛围下，其失重5%的温度从387.03℃提高到了395.779℃;在空气氛围下，其失重5%的温度从373.95℃提高到了381.271℃。同时，酚醛环氧树脂改性环氧胶粘剂的150℃剪切强度比常规环氧树脂体系提高了35.9%,175℃剪切强度提高了10.06MPa。预期在民用航空等领域可得到广泛的应用。     

反应型液晶化合物改性环氧树脂的性能

利用自行合成的端基含有活性基团的热致性液晶化合物(LCEU)改性环氧树脂CYD-128／4，4’-二氨基二苯砜(DDS)固化体系，用DMA测试了共混物的动态力学性能并研究其结构与性能的关系，对改性体系的冲击强度、拉伸强度、弯曲强度、弹性模量、断裂伸长率、热失重温度(TG)与LCEU含量的关系进行了探讨，用扫描电镜(SEM)对材料断面的形态结构进行了研究。结果表明，经LCEU改性的共混物的α、β转变温度提高，橡胶态模量提高，材料的力学性能和热稳定性提高，改性后材料断裂面的形态逐渐呈现韧性断裂特征。     

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.     

有机金属铬催化剂制备噁唑烷酮改性环氧树脂及其固化材料的性能

用有机金属铬催化剂催化4,4’-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)与双酚A二缩水甘油醚(DGEBA)的反应,合成了噁唑烷酮改性环氧树脂(OXEP),研究了投料比和反应时间等对合成OXEP的影响。利用OXEP、DGEBA与甲基四氢苯酐进行固化反应,制备了不同OXEP含量的固化材料。研究结果表明,随着OXEP含量即噁唑烷酮杂环含量的增加,固化材料的玻璃化转变温度、耐热性、拉伸强度、弯曲强度和冲击性能均得到大幅提高。     

一种基于磷杂菲和三嗪基团的无卤阻燃剂的制备及表征

采用两步法以三聚氯氰、对羟基苯甲醛和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)为原料制备了一种基于磷杂菲和三嗪基团的阻燃剂三-(DOPO-羟甲基苯氧基)-三嗪,简称Trif-DOPO。通过FT-IR、1 H-NMR和31 P-NMR证实了Trif-DOPO的结构。采用DSC和TGA测定了Trif-DOPO的热性能。实验结果表明,Trif-DOPO的玻璃化转变温度为87.7℃,熔点为182.6℃,初始分解温度(Td,1%)约为200℃,700℃时的残炭量为29.9%,具有较好的成炭性。该阻燃剂应用于双酚A缩水甘油醚/4,4’-二氨基-二苯砜环氧树脂体系时,若体系中磷含量达到1.2%,环氧树脂的极限氧指数为36.0%,并达到UL94V-0级,Trif-DOPO赋予了环氧树脂优异的阻燃性能。     

双酚A型环氧树脂(E-51)改性二氧化双环戊二烯(CDR-0122)的性能研究

采用双酚A型环氧树脂(E-51)对耐高温环氧树脂体系二氧化双环戊二烯(CDR-0122)进行了改性处理。分析了E-51改性前后的物理特性,考察了改性前后浇铸体的冲击性能、弯曲性能和玻璃化转变温度,以及树脂基玻纤复合材料的基本力学性能。实验结果表明,E-51与CDR-0122有良好的相容性,且CDR-0122和E-51/CDR-0122树脂体系都应密封保存。添加E-51后浇铸体的冲击强度和弯曲强度分别提高了141.48%和52.38%,玻璃化转变温度下降了2.73%;E-51改性后的树脂基玻纤复合材料的弯曲强度和拉伸强度分别提高了20.5%和19.1%。     

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。     

多官能度酚醛环氧树脂的合成表征及性能

苯甲醛和对羟基苯甲醛分别与双酚A反应,得到侧链含刚性苯环的酚醛树脂,然后环氧化,制备了侧链含刚性苯环的多官能度酚醛环氧树脂。以FT-IR1、H-NMR及GPC表征了环氧树脂的分子结构。以4,4′-二氨基二苯砜为固化剂,对环氧树脂固化物的热力学性能及热降解性能进行了研究,结果表明:由对羟基苯甲醛与双酚A反应制备的多官能度酚醛环氧树脂固化物的玻璃化转变温度、力学及耐热降解性能均比苯甲醛制备的酚醛环氧树脂固化物高,环氧树脂官能度的增加能提高环氧树脂固化物的综合性能。     

直链端羧基聚酯酰胺树脂增韧改性环氧树脂

以己二酸、三乙二醇、尿素和顺酐为原料合成了直链端羧基聚酯酰胺树脂,并用其改性双酚A型环氧树脂。通过扫描电镜表征了环氧/酸酐固化体系冲击断面形貌,通过力学性能、差示扫描量热分析、热失重测试,探讨了聚酯酰胺树脂对环氧树脂性能的影响。结果表明,制得的聚酯酰胺树脂与环氧树脂形成了均相体系,改性环氧/酸酐固化体系韧性断裂特征明显;改性后环氧树脂固化速率和弯曲强度降低,热稳定性和冲击强度提高。当己二酸、三乙二醇、尿素和顺酐的摩尔比为10∶8∶2∶2时,聚酯酰胺树脂改性环氧/酸酐固化体系的冲击强度最高,为26.5kJ/m2。     

聚醚酮改性双马来酰亚胺树脂的研究

采用熔融预聚法制备了N,N′-4,4′-二苯甲烷双马来酰亚胺(BMI)/二烯丙基双酚A(DBA)/聚醚酮(PEK)(B/D/P)改性树脂体系。分析研究了改性树脂的固化反应特性、力学性能和热稳定性。探讨了PEK的含量对B/D/P树脂性能的影响。结果表明,适量PEK的加入可以明显提高树脂的韧性和强度(8%(质量分数)PEK的加入可使纯B/D树脂冲击强度增加61.8%,弯曲强度增加51.3%),对树脂的耐热性也有一定提高。     

环氧封端硅氧烷改性环氧树脂的制备及性能研究

采用环氧封端硅氧烷低聚物为改性剂,通过与双酚A型环氧树脂共混制得改性环氧树脂固化体系。通过测定改性固化物的热学性能、力学性能和原子氧剥蚀性能,并利用扫描电镜对冲击断裂面和原子氧辐照前后表面的形态进行分析,系统探讨了环氧封端硅氧烷低聚物对改性环氧树脂性能的影响。结果表明,采用环氧封端硅氧烷低聚物改性后,固化体系的耐热性、韧性和耐原子氧剥蚀性能均有提高:与未改性环氧树脂相比,改性剂含量30%时,10%热失重温度提高了23℃,弯曲强度、冲击强度分别由82.0kJ/m~2、8.7kJ/m~2提高到93.4kJ/m~2、33.4kJ/m~2,经累积通量1.2×1020 atoms/cm~2原子氧辐照后质量损失仅为未改性环氧树脂的20%。     

高分子硅烷偶联剂改性环氧树脂性能研究

采用侧链氨基硅油(AEAPS)和小分子偶联剂KH-560为原料合成了一系列氨基硅油高分子偶联剂(APCA)并用作双酚A型环氧树脂(EP)/4,4′-二氨基二苯基甲烷(DDM)体系的改性剂,系统研究了改性剂含量等对改性环氧固化物的冲击强度、拉伸强度、断裂伸长率、玻璃化转变温度(Tg)和断裂面形态等的影响。结果表明,APCA能明显提高固化体系的性能,其中环氧树脂经10份APCA-60改性后,与未改性环氧相比,抗冲强度提高了近一倍,断裂伸长率增加了94.55%,拉伸强度也提高了59.55%,而Tg也提高了5℃,达到了明显的增强增韧和提高耐热性等效果。     

AG80/DDS/PEK树脂改性体系的关键性能研究

以4,4’-二氨基二苯甲烷(AG80)为基体树脂,以4,4’-二氨基二苯砜(DDS)为固化剂,制备了树脂体系并进行改性研究。对树脂粘度、凝胶时间、DSC及浇注体力学性能等方面进行了测试。结果表明,通过树脂改性可以增加树脂体系的粘度,减少树脂体系的凝胶时间,树脂体系浇注体的力学性能,随着改性填料的加入呈现出先增强后减小的规律。     

可扩链双马来酰亚胺对聚氨酯-环氧树脂基体的改性及性能表征

采用可扩链的双马来酰亚胺(BMI)和聚氨酯改性环氧树脂在4，4’-二氨基二苯基甲烷存在下固化制备了MBI改性聚氨酯-环氧树脂内部交联网络聚合物，通过红外光谱分析证实了聚氨酯在环氧骨架上的接枝，并对改性材料的力学性能、热性能和形态学进行了研究。由力学性能及热性能的研究结果表明聚氨酯与环氧树脂的复合提高了环氧树脂的机械强度，但同时也降低了玻璃化转变温度和热稳定性，而BMI与聚氨酯-环氧树脂体系的复合提高了材料的热稳定性、拉伸强度和弯曲强度，降低了材料的冲击强度和玻璃化转变温度。我们还利用扫描电子显微镜分别研究了聚氨酯改性环氧树脂和可扩链的BMI改性聚氨酯-环氧树脂体系的表面形态。     

联苯型热致性液晶接枝氧化石墨烯的合成及应用

以氧化石墨烯(GO)、4,4′-二(β-羟乙氧基)联苯(记为BP2)、环氧氯丙烷(ECH)等为原料,合成联苯型液晶接枝氧化石墨烯(LCE-g-GO)化合物,用于改性环氧树脂(EP)制备LCE-g-GO/EP复合材料。采用红外光谱(FT-IR)、差示扫描量热(DSC)、偏光显微镜(POM)、广角X射线衍射(WAXD)、热重分析(TGA)及扫描电镜(SEM)对复合材料性能进行表征。结果表明,当LCE-g-GO用量为5%,冲击强度提高到35.06 kJ/m2,是纯环氧树脂的2倍左右;同时,拉伸强度及弯曲强度分别提高了1.47、1.70倍,呈典型的韧性断裂。改性后复合材料的起始分解温度比环氧树脂明显提高,当LCE-g-GO用量为5%时,复合材料的起始分解温度达到375℃,比环氧树脂(351℃)提高了24℃。     

甲基苯基有机硅低聚体改性环氧树脂的韧性及热残重

以二甲基二乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷为单体原料,通过水解、缩聚的方法合成了甲基苯基有机硅低聚体(PMPS)。然后用其与双酚A型环氧树脂(E51)发生共聚反应,并且引入柔性环氧树脂(DER732),制备出一系列PMPS改性环氧树脂。红外光谱表明,PMPS接枝在环氧树脂上。探讨了PMPS含量对改性树脂拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度、微观形貌、热残重的影响。结果表明,当m(E51)∶m(DER732)∶m(PMPS)=40∶20∶40时,改性树脂的断裂伸长率为49.63%,冲击强度为12.07 kJ/m2,600℃的热残重为27.19%,分别比未改性的环氧树脂提高了42.78%,8.41 kJ/m2和21.83%。     

Al2O3/环氧树脂-氰酸酯复合材料反应动力学及力学性能

以双酚A型环氧树脂(E51)和双酚A型氰酸酯(BCE)为原料,研究E51改性BCE共固化反应机制。同时,以E51-BCE为基体树脂,溶胶-凝胶法(Sol-Gel)自制Al2O3为增强体,制备Al2O3改性E51-BCE (Al2O3/E51-BCE)复合材料。通过非等温DSC确定了E51-BCE体系的固化工艺及固化反应动力学,并根据Kissinger法和Ozawa法求得体系的表观活化能分别为66.13 kJ/mol和69.46 kJ/mol。利用红外光谱跟踪固化体系在起始固化温度为160℃、 180℃时的反应历程,结果表明:起始固化温度在160℃时,以E51与BCE直接反应为主;起始固化温度在180℃时, BCE反应活性提高,以BCE自聚反应为主,生成三嗪环的速率加快,少量的BCE直接与E51反应生成恶唑啉结构。对Sol-Gel法自制Al2O3进行FTIR和TEM表征,结果表明:Al2O3为短纤维状的晶体,表面含有少量羟基。SEM结果显示:Al2O3为分散相,与基体间界面模糊, Al2O3/E51-BCE复合材料的脆断面裂纹不规则,为典型的韧性断裂;当Al2O3掺杂量为3wt%时, Al2O3在基体中分散均匀, Al2O3/E51-BCE复合材料的冲击强度和弯曲模量分别为24.2 kJ/m2和2.54 GPa,比基体树脂的冲击强度和弯曲模量分别提高53.65%和22.12%,力学性能得到明显改善。