新型环保工艺合成的线型酚醛树脂固化环氧树脂的研究

本文采用一种新型环保工艺合成了线型酚醛树脂(简称SPN).13C NMR方法对其与常规方法生产的线型酚醛树脂(简称CPN)的微观化学结构分析表明:SPN中o-o、o-p、p-p三种结构的含量分别为19.42%、46.21%和22.32%;CPN中这三种结构含量分别为15.87%、56.01%和22.68%;另外,SPN中还含有少量羟甲基苯酚和含醚键的羟甲基苯酚的二聚体等小分子结构,而CPN中不含这样的结构.分别以这两种线型酚醛树脂作为环氧树脂DYD-127的固化剂,比较了两个体系的固化特性和浇铸体性能.结果表明,由于微观化学结构的差异,SPN体系的反应活性略高于CPN体系,而两体系固化产物的力学性能和耐热性没有明显差异.     

双酚A型苯并噁嗪与酚醛型环氧树脂共混体系的固化反应与热性能

将双酚A型苯并噁嗪(Ba)和酚醛型环氧树脂(F-51)按照不同的质量比进行熔融共混,并固化制备了浇铸体。研究结果表明:环氧树脂的加入降低了苯并噁嗪的黏度,改善了苯并噁嗪的加工工艺性。随着环氧树脂含量的增加,Ba/F-51共混体系的DSC固化反应峰值温度向高温方向移动。在F-51环氧树脂的加入量低于50%的范围内,随环氧树脂加入量增加,Ba/F-51共混树脂的交联密度和玻璃化转变温度均有明显提高,其中Ba/F-51=1.5体系的Tg最高为173.4℃,比纯苯并噁嗪提高了17.4℃。     

新型环氧树脂芳胺固化剂的合成及其固化性能

以酚酞型双马来酰亚胺(PBMI)和芳香二胺(DDE)为原料,经迈克尔加成反应制备出新型环氧树脂芳胺固化剂(PBMIDDE),红外光谱和核磁共振等分析方法证实了新型固化剂的分子结构。用动态差示扫描量热法(DSC)确定了该固化剂和环氧树脂的固化工艺并对固化动力学进行了研究。采用Kissinger方程、FWO方程计算出固化反应活化能分别为46.7 kJ/mol,49.1 kJ/mol,并结合Crane方程计算出反应级数为0.88。动态热机械分析表明,完全固化的树脂体系玻璃化转变温度为153℃;热失重研究结果显示,新型环氧树脂体系具有优异的热稳定性。     

RO膜外壳用环氧树脂/双氰胺树脂体系的反应机理

双氰胺(DCD)是一种常用的潜伏性固化剂,环氧树脂(EP)/双氰胺树脂体系可用于分离膜外壳的生产中,对环氧树脂/双氰胺树脂体系的反应机理进行了分析.利用差示量热法得到固化反应过程曲线和固化物松弛过程曲线,对反应前后树脂体系进行红外光谱分析,采用模型拟合法研究了固化反应机理和反应行为,计算出固化反应活化能为60.2 kJ/mol,固化物松弛过程所需的活化能为12 515 kJ/mol.     

笼型β-氨乙基-γ-氨丙基倍半硅氧烷／环氧树脂的固化过程与动力学

为提高环氧树脂的热性能,用动态DSC对笼型β-氨乙基-γ-氨丙基倍半硅氧烷(POAAS)/E-51环氧树脂体系的固化过程进行研究,表明N=0.5为最佳配比,固化反应放热峰值温度Tp为82 ℃,反应终了温度Tf为135 ℃.依据Kissinger方程求得固化反应的活化能为50.26 kJ/mol,依据Crane方程得固化反应级数为1.126,固化反应动力学的数学模型为da/dt=4.08×106 exp(-50255/8.314T) (1-a)1.126.     

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。     

笼型β-氨乙基-γ-氨丙基倍半硅氧烷/环氧树脂的固化过程与动力学EI北大核心

为提高环氧树脂的热性能,用动态DSC对笼型β-氨乙基-γ-氨丙基倍半硅氧烷(POAAS)/E-51环氧树脂体系的固化过程进行研究,表明N=0.5为最佳配比,固化反应放热峰值温度Tp为82℃,反应终了温度Tf为135℃。依据Kissinger方程求得固化反应的活化能为50.26 kJ/mol,依据Crane方程得固化反应级数为1.126,固化反应动力学的数学模型为da/dt=4.08×106exp(-50255/8.314T)(1-a)1.126。     

羧甲基纤维素钠对环氧树脂固化行为及性能的影响

用热分析法研究羧甲基纤维素钠(CMC)对环氧树脂E44/二氨基二苯基甲烷(DDM)体系固化行为和性能的影响。差示扫描量热法(DSC)非等温固化反应动力学研究表明,CMC的加入对固化反应有促进作用。Starink方程计算了E44/DDM体系活化能为51.14 kJ/mol,CMC加入后活化能为40.52 kJ/mol-51.01 kJ/mol。用n级非等温动力学分析,获得了固化反应的动力学参数。热重分析(TGA)表明,CMC的加入有利于提高环氧树脂固化物的热稳定性。动态力学性能(DMTA)分析表明,CMC和环氧树脂体系相容性很好,且CMC的加入增大了环氧树脂固化物的储能模量,而对玻璃化转变温度影响较小。     

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。     

咪唑封端扩链脲改性环氧树脂E-51/酸酐MTHPA体系性能研究

以端羟基聚环氧丙烷1000，甲苯二异氰酸酯（TDI），2－甲基咪唑为原料，合成了扩链脲TI，利用DSC，动态热机械分析仪DMA，冲击试验机及扫描电镜（SEM）等手段对TI改性的环氧树脂E－51／甲基四氢化邻苯二甲酸酐（MTHPA）固化体系的反应活性，动态力学行为，冲击性能，断裂面形态结构进行了系统研究，结果表明，改性后的E－51／MTHPA体系反应活性明显提高，固化反应峰顶温度较未改性体系降低160℃－200℃，固化反应的表观活化能由未改性体系的160．3kJ/mol降至63kJ/mol-87kJ/mol，同时与未改性体系相比，经过改性的环氧树脂固化体系冲击强度有较大的提高，在TI含量为5％时体系的玻璃化转变温度Ts达到最高，各改性体系冲击断面呈韧性断裂。     

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。     

含氟对苯型酚醛环氧树脂的制备与性能研究

将三氟甲基引入到对苯型酚醛环氧树脂体系的分子结构中,制备了新型舍氟对苯型酚醛环氧树脂(FPE)和含氟对苯型酚醛树脂固化剂(FPN).系统研究了含氟基团对环氧树脂固化物的耐热性能、力学性能和阻燃性能的影响规律,并对由其制备的环氧塑封料的综合性能进行了评价.结果表明,以含氟对苯型酚醛环氧树脂体系FPE/FPN制备的塑封料不但具有突出的绝缘性能,同时表现出优异的本征阻燃性.     

改性F-51/E-51环氧树脂水乳液研究

多官能度环氧树脂F-51与适量二乙醇胺反应,再与乙酸成盐得到一种水性环氧树脂,该树脂保留了较多的环氧基团,与胺类固化剂配合,可作为涂料或复合材料基体。此外,该改性树脂对其它环氧树脂有良好的乳化能力,用适量E-51环氧树脂与之混合,通过相转变法制备的水乳液稳定性好,固化膜综合性能良好,吸水率与溶剂型环氧体系相当。     

Thermal degradation of polyethylene oxide blended with novolac type phenolic resin

The miscibility and thermal degradation of poly(ethylene oxide) (PEO) toughened novolac type phenolic resin were investigated. Differential scanning calorimetry (DSC) results confirmed that phenolic resin/PEO blend was blended completely. Infrared spectra show that hydrogen bonding existed in the blends. Thermal degradation of poly(ethylene oxide) blended with novolac type phenolic resin has been studied utilizing a dynamic thermogravimetric technique in a flowing nitrogen atmosphere at several heating rates (i.e. 5, 10, 20, 40°C/min). Thermal degradation of phenolic resin/PEO blends takes place in multiple steps. Chemical structure and components of blends affected thermal degradation, which coincided with the data from thermal degradation of novolac type phenolic resin/PEO blends by thermogravimetric analysis (TGA).     

木质素树脂／线型酚醛树脂模压材料的研究

研究了在酚醛模压材料中，用木质素树脂代替部分酚醛树脂的可能性及固化反应动力学，结果表明，硫酸盐法造纸制浆废液中的木质素，经羟甲基化改性后，可在酚醛模塑料中，代替部分线型酚醛树脂。加入少量改性剂，如氯化橡胶（树脂总量的５％），用羟甲基化木质素代替２５％的线型酚醛树     

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％。     

氰酸酯/环氧树脂共混物热分解动力学

利用动态TGA方法研究了双酚A二缩水甘油醚环氧树脂和酚醛环氧树脂与双酚A二氰酸酯的两类共混物的热稳定性。用Coats-Redfern研究了不同配比共混物的热分解动力学。结果表明,氰酸酯含量大的双酚A二缩水甘油醚环氧树脂/双酚A二氰酸酯共混物具有两阶段分解机理,而环氧含量大的双酚A二缩水甘油醚环氧树脂/双酚A二氰酸酯共混物具有均一的热分解活化能;相比较而言,酚醛环氧树脂/双酚A二氰酸酯共混物的分解活化能基本上不随温度和组成变化。从后期失重温度和活化能看,酚醛环氧树脂/双酚A二氰酸酯共混物具有比双酚A二缩水甘油醚环氧树脂/双酚A二氰酸酯共混物更高的热稳定性。     

Synthesis and properties of simultaneous interpenetrating networks based on poly(urethane-epoxy)/allyl novolac resin

Poly (urethane-epoxy)/allyl novolac resin simultaneous interpenetrating networks (SINs) were prepared by crosslinking urethane-epoxy adduct with diamino diphenylmethane (DDM) and allyl novolac resin simultaneously. An urethane-epoxy adduct was synthesized by terminating the urethane prepolymer composed of 4,4′-diphenyl methane diisocyanate (MDI) and poly (tetramethylene oxide) (PTMO), whose molecular weight range falls in 600–700 (UT1), 900–1050 (UT2) and 1900–2100 (UT3) with glycidol (GL). The allyl novolac resin was derived from novolac type phenolic resin by substituting the hydroxy group on the aromatic ring with the allyl group. The thermal, mechanical and dynamical characteristics of these SINs were measured by differential scanning calorimetry (DSC), Instron tester and dynamical mechanical analysis (DMA), and correlated well enough with morphological observations from transmission electron microscopy (TEM). All these SINs exhibit a two-phase structure and a reasonable explanation is provided for the correspondence of the phase mixing and the specific mechanical properties. This revised version was published online in November 2006 with corrections to the Cover Date.     

Epoxy-imide resins from <Emphasis Type="Italic">N</Emphasis>-(4-carboxyphenyl)trimellitimide: effect of imide and aromatic content on adhesive and thermal properties

The effect of imide and aromatic content on the adhesive and thermal properties of epoxy-imide resins obtained through the reaction of epoxy resins viz., Araldite GY 250 (DGEBA; difunctional), Araldite EPN 1138 (novolac; polyfunctional) and epoxidized hydroxyl-terminated polybutadiene (EHTPB) with an imide-diacid viz., N-(4-carboxyphenyl)trimellitimide (IDA-I) was studied for different carboxyl equivalent to epoxy equivalent ratios (C/E ratios). The glass transition temperature of epoxy-imides varies from 80 to 144 °C, 120 to 184 °C and 41 to 143 °C for GY 250-IDA-I, EPN 1138-IDA-I and EHTPB-IDA-I respectively with the variation in C/E ratio from 0.5 to 2. For C/E ratio up to 1, the overall thermal stability of epoxy-imides follow the trend, EPN 1138-IDA-I > GY 250-IDA-I > EHTPB-IDA-I and above this ratio considerable improvement in overall thermal stability is observed only for EHTPB-IDA-I. The optimum C/E ratio for obtaining maximum room temperature and elevated temperature adhesive strength was found to be 1.25. For the optimum ratio, GY 250, EPN 1138 and EHTPB-based systems give adhesive strength of 29, 23 and 18 MPa respectively at room temperature and retain 78.3, 56.2 and 44.4% of the room temperature adhesive strength at 150 °C. The influence of C/E ratio or in otherwords, imide or aromatic content on the adhesive strength, thermal stability and glass transition temperature was more pronounced for aliphatic epoxy, i.e., EHTPB-based system.     

有机硅油改性水性酚醛的制备及其性能

以烯丙基聚氧化乙烯醚(PEO)和烯丙基缩水甘油醚(AGE)为原料,进行硅氢加成反应对有机硅油进行接枝改性,使其在水中具有分散性并引入了具有反应活性的环氧基团。使用红外光谱(FT-IR)和核磁共振氢谱(¹H-NMR)表征其结构,用示差扫描量热分析(DSC)和热重分析(TGA)表征改性硅油与水性酚醛树脂共混的稳定性和耐热性能。将有机硅改性酚醛树脂应用于机油滤纸,用扫描电镜(SEM)分析其微观形貌并探究其力学性能、耐油和耐高温性能。结果表明,PEO与AGE的摩尔比为3:1时共接枝有机硅在水中具有良好的分散性能,以5%的质量比与水性酚醛树脂共混复配后形成三维网络结构,具有良好的共混稳定性。通过浸渍增强的机油滤纸,其力学性能均有较大的提高。经过高温机油浸泡后的滤纸保持较高的力学性能,其挺度保持率、耐破度保持率和抗张强度保持率分别为55%、63%和87%。