碳纳米管/环氧树脂复合物的固化行为

用差示扫描量热仪（DSC）研究了4,4’-二氨基二苯甲烷环氧树脂（TGDDM）／4,4＇-二氨基二苯基砜（DDS）环氧树脂体系及其多壁碳纳米管复合物的固化行为。碳纳米管加入TGDDM／DDS体系后,起始固化反应速率增大,达到最大反应速率的时间减小,说明碳纳米管对环氧树脂的固化反应有催化作用。和纯树脂相比,在固化反应初期碳纳米管复合物的活化能降低。在玻璃化现象出现以前,Kamal的固化动力学模型得到的结果与实验数据相当吻合。     

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.     

基于差示扫描量热分析和流变探究环氧大豆油增韧环氧树脂的固化过程

以聚醚胺D230为固化剂,研究了不同环氧大豆油含量(占双酚A型环氧树脂E-44的5%,10%,15%)增韧环氧树脂固化体系的反应动力学理论及流变行为。通过升温非模型中的KAS法对环氧树脂固化体系的差示扫描量热分析数据进行了研究,得出了固化动力学参数随体系环氧大豆油含量和升温速率的变化规律,并发现该反应由初期的无催化转向自催化反应,最后阶段则由化学控制转为扩散控制。通过旋转流变仪对环氧树脂固化过程进行流变分析,升温流变结果表明,体系中含有的环氧大豆油含量越多,凝胶点出现的时间越早;等温流变结果则表明,温度越高,凝胶点出现的时间越早;同时流变分析也表明,反应后期由于体系黏度过大,反应会由化学控制转变为扩散控制。通过计算,可得出环氧大豆油质量占环氧树脂10%的固化体系凝胶活化能为54.75kJ/mol。     

潜伏性环氧树脂体系固化反应动力学参数的特征研究

对二种潜伏性环氧树脂体系的固化反应动力学参数进行了讨论。结果认为, 理想的潜伏性环氧树脂体系应具有较高的固化反应活化能(E a ) 和频率熵因子(A ) ; 或者具有可变化活化能——即在室温下具有较高的固化反应活化能, 而在高温下具有较低的固化反应活化能。理论分析与实验结果相吻合。      

4,4′-二氨基二苯甲烷四缩水甘油基环氧与4,4′-二氨基二苯甲烷固化反应研究

本文报道了利用差示扫描量热仪(DSC)跟踪4,4’-二氨基二苯甲烷四缩水甘油基环氧树脂(TGDDM)与4,4’-二氨基二苯甲烷(DDM)固化体系的固化反应研究的结果。在DDM含量低于等当量时,首次在TGDDM-DDM体系的DSC固化曲线上观察到了双重固化反应放热峰。动力学分析结果表明低温固化反应的活化能约56kJ/mol,而高温固化反应的活化能为136kJ/mol。低温固化反应是DDM中伯胺基和仲胺基与环氧基的反应,而高温固化反应是在TGDDM中叔胺基催化下羟基与环氧基的反应。由于这两类反应对交联网密度均有贡献,因此,完全固化TGDDM-DDM树脂的破璃化转变温度T_g受DDM含量的影响较小。     

环氧化合物上浆处理的MWCNTs对MWCNTs/环氧树脂复合材料性能的影响

利用氨基化多壁碳纳米管(MWCNTs-NH2)与环氧化合物苄基缩水甘油醚(EP 692)和十二-十四烷基缩水甘油醚(EP AGE)反应,通过球磨工艺制备了两种不同分子结构环氧化合物上浆处理的多壁碳纳米管(MWCNTs)MWCNTs-692和MWCNTs-AGE。将均为1wt%的MWCNTs-NH2,MWCNTs-692和MWCNTs-AGE分别添加到二氨基二苯甲烷(DDM)固化双酚A二缩水甘油醚(DGEBA)环氧树脂体系中,分析了三种MWCNTs对树脂体系黏温关系、固化动力学、热力学性能和弯曲性能的影响。FT-IR,TGA和XPS测试表明,EP 692和EP AGE通过共价键接枝到碳纳米管的表面。与MWCNTs-NH2相比,MWCNTs-692和MWCNTs-AGE可以有效提高碳纳米管在环氧树脂基体中的分散性和相容性,减少纳米粒子对树脂体系黏度和固化动力学的影响。此外,添加上述三种碳纳米管都可以改善纯环氧树脂体系的储能模量和弯曲性能,其中经过含有刚性分子结构上浆剂处理的MWCNTs-692增强效果最为显著。添加1wt%MWCNTs-692后,MWCNTs-692/环氧树脂复合材料的常温储能模量提高了30.6%,弯曲强度和模量分别提高了18.8%和22.5%。     

傅立叶红外光谱法研究氰酸酯树脂及其改性体系的固化反应

借助傅立叶红外光谱对双酚 A型氰酸酯树脂、二月桂酸二丁基锡 /双酚 A型氰酸酯、环氧树脂 /双酚 A型氰酸酯树脂、酚醛环氧 /双马来酰亚胺 /双酚 A型氰酸酯树脂等体系的固化反应进行了在位监控分析 ,着重讨论了各体系的反应性。研究表明 ,未加催化剂的双酚 A型氰酸酯树脂体系固化反应的活化能为 175 .0 k J/ mol,频率因子 A=2 .5 5× 10 14 min-1;采用二月桂酸二丁基锡催化的氰酸酯树脂体系的活化能 Ea=5 1.7k J/ mol,A=6.12× 10 2 min-1;环氧树脂改性的氰酸酯树脂体系的固化反应温度明显降低 ,引入催化剂后转化率也明显提高 ;酚醛环氧树脂 /双马来酰亚胺树脂 /氰酸酯树脂体系具有良好的反应性。     

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%.     

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。     

聚氨酯改性TDE-85/E-51环氧树脂的固化反应

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)环氧树脂的混合树脂体系的改性,制备了高性能聚氨酯改性环氧树脂(PU/EP)。通过差示扫描量热法(DSC),确定了PU/EP体系的最佳固化条件,并探讨了PU/EP体系的固化反应动力学特征。研究结果表明,PU/EP体系的最佳固化条件为:25℃12h+150℃2h。PU/EP体系的固化反应活化能为69.18kJ/mol,反应级数为0.901。     

Effect of nanoclay and carboxyl-terminated (butadiene-co-acrylonitrile) (CTBN) rubber on the reaction induced phase separation and cure kinetics of an epoxy/cyclic anhydride system

The effects of nano clay, carboxyl-terminated (butadiene-co-acrylonitrile) (CTBN) liquid rubber and the combination of both on the cure kinetics of diglycidyl ether of bisphenol-A (DGEBA)-based epoxy resin/nadic methyl anhydride were studied. Cure kinetics studies were carried out by performing dynamic and isothermal differential scanning calorimetric (DSC) experiments. The dynamic DSC experiments were carried out at four different heating rates. Dynamic kinetic modeling was performed using Kissinger and Ozawa approaches. Since these methods are based exclusively on the maximum rate of cure, which occurs approximately at the beginning of the cure reaction, the activation energy calculated using these methods is valid only for the initial stage of the cure. The clay (3 phr) filled epoxy system has an activation energy 24 % lower than the unfilled system. The role of the surfactant chemistry on the initial stage of the cure reaction was also studied. A plausible reaction mechanism which involves the effect of the nanoclay surfactant as an accelerator of the cure reaction was proposed. The phase separated CTBN rubber hindered the cure reaction and has 3 % higher activation energy for epoxy/CTBN system than the unfilled system. In the ternary epoxy/3 phr clay/15 phr CTBN system, the accelerating effect of clay on cure was highlighted. The cure activation observed in the presence of clay overshadows the hindrance created by the phase separated CTBN. Isothermal DSC scans were carried out at five different temperatures. The experimental datas showed an autocatalytic behavior of the reaction, and the isothermal modeling was carried out by Kamal autocatalytic model. The results showed a very good agreement within the whole conversion range for the unfilled and all the filled systems. The evolution of the morphology and phase separation was also studied using optical and scanning electron microscope. Faster cure reaction resulted in smaller phase-separated CTBN particles in epoxy/clay/CTBN ternary system as compared with those observed in epoxy/CTBN binary blend.     

环氧粉末涂料的固化机制研究

用丁酮作萃取溶剂 ,研究了环氧 /双氰胺粉末涂层自由膜在 160～ 2 30℃温度下经不同时间固化后的萃取固化度 ,分析了涂膜固化反应的动力学过程。在研究温度范围内 ,固化反应表现出单一的表观激活能。环氧 /双氰胺粉末涂料的固化反应相当复杂 ,既有环氧基与胺基的加成反应 ,又有体系中羟基与氰基的聚合反应。文中讨论了固化反应机理 ,澄清了两种反应的相对作用     

覆铜箔层压板专用低溴环氧树脂/双氰胺体系的固化反应动力学

采用程序升温DSC法研究了覆铜箔层压板专用的低溴环氧树脂／双氰胺体系的非等温固化反应动力学。分别用Kissinger方程和Ozawa—F1ynn—Wall方程推导了该固化体系的固化动力学方程，并计算了固化反应活化能。结果显示Kissinger方程能够较好地反映该体系非等温固化过程中放热峰顶温度的动力学参数，而Ozawa—F1ynn—Wall方程则可在较大固化度范围内计算该固化体系的动力学参数。本研究为环氧树脂／破纤布基覆铜箔层压板及多层印刷电路板的制作工艺提供了理论指导。     

表面官能团化多壁碳纳米管/环氧树脂复合材料的制备及性能

本文首先将多壁碳纳米管(MWNT)进行表面化学修饰,接入羧基、胺基等官能团,采用红外光谱进行了表征.以纯化后的MWNT和表面化学修饰的MWNT作为填料,制备了MWNT /环氧树脂复合材料,研究了MWNT的加入对环氧树脂的力学性能、电学性能、热稳定性和玻璃化转变温度等的影响,并利用场发射电镜观察了胺基化MWNT在环氧树脂基体中的分散情况.     

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。     

相反转法制备水性环氧树脂及其固化动力学

以琥珀酸酐、聚乙二醇、E-51为原料合成了非离子型乳化剂,利用相反转法制备了水性环氧树脂乳液和水性环氧固化剂。用红外光谱(FT-IR)、差示扫描量热(DSC)和热重分析(TGA)研究了水性环氧树脂与甲基四氢苯酐(MeTHPA)的热稳定性和固化机理。结果表明,水性环氧树脂与MeTHPA已固化完全;固化反应符合两个参数的自催化esták-Berggre(S-B)模型,固化反应的平均表观活化能为73.95 kJ/mol。MeTHPA与环氧树脂物质的量比为0.6的热稳定性最好。     

5208环氧树脂基体剖析

本文对美国Whittaker公司Narmco材料分公司的5208耐热(177℃)复合材料树脂基体的组成配方、固化反应机理、固化反应动力学和工艺特性进行了分析,并在此基础上提出了对于发展国产TGDDM-DDS树脂体系的一些见解。      

Acrylonitrile-capped poly(propyleneimine) dendrimer curing agent for epoxy resins: Model-free isoconversional curing kinetics,thermal decomposition and mechanical properties

Acrylonitrile-modified aliphatic amine adducts are often used as curing agents for room-temperature epoxy formulations (coatings, adhesives, sealants, castings, etc.), yet the curing reaction and properties of resultant epoxy systems still remain less fundamentally understood. Herein we systematically investigate our newly-developed acrylonitrile-modified multifunctional polyamine curing agent for bisphenol A epoxy resin (DGEBA): an acrylonitrile-capped poly(propyleneimine) dendrimer (PAN4). The impact of the molecular structure of PAN4 and a controlled poly(propyleneimine) dendrimer (1.0GPPI) on the curing reactivity, reaction mechanisms, thermal stability, viscoelastic response and mechanical properties of the epoxy systems are highlighted. Differential scanning calorimetry (DSC) confirms DGEBA/PAN4 shows markedly lower reactivity and reaction exotherm than DGEBA/1.0GPPI, and the model-free isoconversional kinetic analysis reveals that DGEBA/PAN4 has the generally lower reaction activation energy. To be quantitative, the progress of the isothermal cure is predicted from the dynamic cure by using the Vyazovkin equation. The isothermal kinetic prediction shows that DGEBA/PAN4 requires about 10 times longer time to achieve the same conversion than DGEBA/1.0GPPI, which agrees with the experimentally observed much longer gel time of DGEBA/PAN4. Subsequently, dynamic mechanical analysis shows that PAN4 results in the cured epoxy network with the lower β- and glass-relaxation temperatures, crosslink density, relaxation activation energy, enthalpy, entropy, but the higher damping near room temperature than 1.0GPPI. Finally, thermogravimetric analysis (TGA) demonstrates cured DGEBA/PAN4 is thermally stable up to 200 °C, and mechanical property tests substantiate that PAN4 endows the cured epoxy with much higher impact and adhesion strengths than 1.0GPPI. Our data can provide a deeper insight into acrylonitrile-modified aliphatic amine curing agents from the two good model compounds (PAN4 and 1.0GPPI).     

环氧树脂/蒙脱土/2-己基-4-甲基咪唑纳米复合材料的固化行为

用动态扭振法研究了不同蒙脱土用量的环氧树脂／有机蒙脱土／2-己基-4-甲基味唑纳米复合材料的等温固化过程。随固化温度的提高，凝胶化时间tg和达最大固化速率的时间tg缩短，固化速率加快，Avrami速率常数k增大。蒙脱土的加入加速了环氧体系的固化反应，但对表现活化能的影响不大，对纳米复合材料的形成过程没有特殊的影响。用非平衡态热力学涨落理论对纳米复合材料的固化作了理论预估，与实验固化曲线能很好地吻合。     

Time and temperature dependence of multi-walled carbon nanotube growth on Inconel 600

The growth kinetics of vertically aligned multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) on conductive substrates is investigated by synthesizing MWNTs at different growth temperatures and measuring ex situ the length of the nanotubes as a function of growth duration. A typical 'root growth' mechanism (saturation of MWNT lengths with increasing growth duration) was observed. The value of the activation energy (E(a)≈136 ± 5?kJ?mol(-1)) of the MWNT growth reaction is suggestive of carbon diffusion through the bulk of the iron catalyst particle versus diffusion on its surface. These findings will help in optimizing MWNT growth on conductive substrates for various applications.