填料对环氧树脂固化动力学及触变性能的影响

通过差示扫描量热法(等温DSC和非等温DSC)研究了白水泥、膨润土、粉煤灰等无机填料对环氧树脂-聚酰胺体系固化动力学的影响;利用流变仪对体系的触变性能进行了测试。研究发现,环氧树脂-聚酰胺体系的固化反应级数在2～3左右,该反应具有自催化反应的特征,在90～100℃温度条件下,固化反应全段可用Kamal模型描述;而在反应温度较低时(50～80℃),固化前期可以用Kamal模型描述,后期反应由化学控制向扩散控制转变,只能用扩散控制的反应机理模型描述。在100份环氧树脂中加入5份稀释剂和50份无机填料,当填料为白水泥、粉煤灰以及粒径325目的膨润土时,在80℃条件下固化反应全段仍然可以用Kamal模型描述。当填料为粒径400目的膨润土时,体系的触变性显著增强,固化反应初始可以用Kamal模型描述,后期转为扩散控制,所以体系的流动性变差是导致固化反应动力学由化学控制转为扩散控制的主要因素。     

改性氰酸酯树脂体系的固化动力学

采用非等温差示扫描量热法(DSC)对N-(4-羟基苯基)马来酰亚胺(HPM)改性氰酸酯树脂体系的固化动力学进行了研究。分别利用无模板法中的Ozawa-Flynn-Wall法和Friedman法求得了表观活化能。根据Malek法,两参数Sestak-Berggren模型能够较好地描述固化反应机理函数,并求得了表观指前因子。其固化动力学模型为dα/dt=3.196×108exp(-85797.5/RT)α0.033(1-α)1.0747。结果表明,模型曲线和实验曲线基本吻合,但随着升温速率的提高,模型曲线开始偏离实验曲线。这是由于固化反应中官能团反应活性控制和扩散控制的相互竞争结果。     

非等温DSC法研究高韧性低收缩环氧体系固化动力学

采用非等温DSC法对一种高韧性低收缩环氧树脂体系(E-51/E-20/DAMI)固化动力学进行了研究。分别通过n级反应模型法和自催化模型法得到了固化反应动力学方程。结果表明,n级反应方程与实验值差别较大;而采用Malek判据判别该固化反应按自催化反应机理进行,并通过"单点非模型"拟合法求解动力学参数,模型计算曲线与DSC实验曲线基本吻合。但由于动力学控制和扩散控制竞争关系的改变,随升温速率的提高,实验曲线逐渐偏离模型曲线,体系的总放热焓变小。所确立的模型在5K/min～25K/min的升温速率下能较好地描述E-51/E-20/DAMI体系的固化反应过程。     

聚硫密封剂硫化过程动力学研究

采用DSC法和黏度法研究聚硫密封剂室温硫化过程中的反应动力学。在20~40℃,通过非等温和等温DSC实验测量密封剂硫化反应热,得到硫化反应程度和反应速率,经非线性拟合获得了活化能参数、具温度依赖的反应速率常数和反应级数,建立了改进的Kamal动力学模型方程,方程曲线与实验点相吻合,表明密封剂在硫化反应初期(硫化程度α0.4)具有自催化反应特征,而在后期(α0.4)受扩散控制。测定了硫化过程中的黏度变化,其与硫化温度和硫化反应程度有关,拟合得到的黏温方程曲线在20~30℃,α0.4时与实验数据相吻合。     

酚醛型氰酸酯树脂的固化反应动力学

采用非等温差示扫描量热(DSC)方法对酚醛型氰酸酯树脂的固化反应动力学进行了研究。分别通过Ozawa-Flynn-Wall法和Kissiger-Akahira-Sunose法求取了活化能,通过Malek法确定了固化反应机理函数,求解了固化反应动力学参数,得到了固化反应动力学方程为dα/dt=865597exp(-78725/RT)α0.001(1-α)2.289。结果表明,采用Malek法判别固化反应机理符合两参数自催化模型,实验得到的DSC曲线与模型计算所得到的曲线吻合得较好,所确定的模型在3K/min～15K/min的升温速率下能较好地描述酚醛型氰酸酯树脂的固化反应过程,为工艺参数的选择和工艺窗口的优化提供了理论依据。     

DSC法研究不同邻对位比值酚醛树脂的固化行为

利用差示扫描量热(DSC)分析技术研究了不同邻对位比值(O/P值)的酚醛树脂的固化活化能及固化进程。采用Ozawa模型求解了不同O/P值酚醛树脂的固化活化能及固化动力学参数,结果表明,酚醛树脂的固化活化能随其O/P值的增加而降低,固化进程变得更加容易。固化反应过程中的Ozawa反应指数n0随着固化反应温度的升高而下降,并且随着树脂O/P值的增加,n0出现在更低的温度区间内。Ozawa反应速度常数k0在固化反应初期随温度的升高而增加,在反应后期则随着温度的升高而下降,并且随着树脂O/P值的增加,k0出现峰值对应的温度降低,表明固化先后经历了微凝胶增长与扩散反应控制两个阶段,树脂O/P值的增加加快了微凝胶的增长进程。     

双酚AP基苯并噁嗪树脂等温固化动力学研究

以4,4'-(1-苯乙基)双酚(双酚AP)、正辛胺和甲醛为原料,采用溶剂法合成了一种新型双酚AP基苯并噁嗪单体,利用FT-IR和1H NMR对产物结构进行了表征,采用差式扫描量热仪(DSC)研究了苯并噁嗪单体的等温固化反应动力学.结果表明,该树脂体系的固化反应在反应前期为化学动力学控制,后期变为扩散控制占主导地位的反应,苯并噁嗪的固化过程为自催化和扩散控制.在反应后期实验数据和理论数据出现了偏差,通过将扩散因子引入到自催化模型中,改进后的自催化模型与实验数据相符.     

沥青-环氧树脂复合材料体系的固化反应动力学研究

采用非等温差示扫描量热法(DSC)研究沥青-环氧树脂复合材料(EA)的固化反应动力学。分别采用n级反应模型和自催化反应模型对其固化反应动力学参数进行求解,并得到固化反应动力学方程,通过T~β外推法确定EA的固化工艺和最佳固化温度。分析结果表明,自催化反应模型在5~25℃/min升温范围内更适合描述EA体系的反应动力学;该体系的最佳固化条件应为:在130℃固化2h,在160℃固化3h。     

等温DSC法研究RFI用环氧树脂固化动力学

为了预测固化反应的进程,采用STA 449C型差示扫描量热仪,用等温DSC法研究了室温下成膜、中温固化的RFI工艺用(E-44/E-21(6/4,质量比))/GA-327＝100/40(质量比)环氧树脂体系在80、90、100、110、120℃下的固化过程,通过Matlab数据拟合良好性统计法得到了n级固化模型、自催化模型及复合模型方程中的各个参数值。根据R2和离差平方和SSE确定了适合的动力学模型。研究表明:该树脂体系的固化反应具有自催化和扩散控制的特征,低温下受扩散控制的影响更大;该体系的固化反应动力学符合自催化反应动力学模型,其表观活化能E_a为56.7kJ/mol,指前因子A为1.18×107 s-1,固化反应的反应级数m、n分别为0.529和1.561。      

聚萘二甲酸乙二酯的热降解动力学——Ⅰ非等温热降解动力学

在氮气氛中采用热重分析的方法对聚萘二甲酸乙二酯(PEN)的热降解动力学进行了研究。采用Friedman和Chang两种单一加热速率方法对活化能Ea、反应级数n和频率因子Z等降解反应动力学参数进行了分析。讨论了降解机理以及加热速率和计算方法对降解温度和降解动力学参数的影响。由单一加热速率法得到的Td、Tdm和(dα/dt)m,以及Ea和ln(Z)值均随加热速率的增加而增加,n值则随加热速率略有变化。随加热速率的提高,聚合物的降解由分解控制转变为扩散控制过程。     

改性双马来酰亚胺树脂固化工艺动力学模型的建立

利用固化反应动力学模型对复合材料成型工艺的固化工艺进行了模拟计算.以改性双马来酰亚胺树脂体系为例,采用DSC实验方法,以Least-aquare与Malek两种方法处理实验数据,选择并确定准确的固化反应动力学模型,进一步确定固化工序中的工艺参数.     

低压SMC体系的固化动力学及凝胶化理论

运用等温DSC对结晶聚合物(PEG6000-MAH)增稠低压SMC体系进行扫描测试,确定了适用于该体系的自催化经验动力学模型的相关参数和动力学方程。用确定的固化度验证该模型,实验情况与理论结果吻合较好。依据凝胶化时体系黏度变化的特性,通过黏度的测定获得了体系在不同温度的凝胶时间,建立了凝胶化理论模型。固化动力学模型和凝胶化理论模型的建立为低压SMC压制工艺制度的确立提供了理论指导和依据。     

非等温DSC法研究高温固化胶膜的固化动力学

采用非等温DSC法对高温固化胶膜(METLBOND 1515-4)的固化反应热行为以及固化动力学进行了研究,分别利用Kissinger和Ozawa动力学模型计算得到各体系固化反应的表观活化能,分别为90.2kJ/mol、92.7kJ/mol。通过Crane模型计算出固化反应级数,得出了适于该树脂体系固化反应过程的动力学方程。结果表明,体系中只有一种反应,该胶膜的反应级数为0.95。此外,基于得到的动力学参数,结合体系固化反应特点,预测了其固化时间,从而确定了胶膜固化工艺。本文为该环氧胶膜的固化、性能测试和应用提供了理论依据。     

基于混合动力学模型的橡胶压头硫化过程仿真

为了研究橡胶的硫化特性,对某橡胶压头硫化过程进行了有限元分析.结合未硫化橡胶、半成品橡胶和已硫化橡胶的热物性试验,建立了橡胶热物性参数与胶料状态、温度和硫化程度的关系式;根据3种温度下胶料的流变曲线,提出了一种混合动力学模型,并运用商业软件ABAQUS及其用户子程序UMATHT,对压头硫化模型进行数值计算;分析了压头在硫化过程中的焦烧、温度和硫化程度等参数,并研究了初始温度对压头硫化的影响.结果表明:所提出的混合动力模型、热物性参数表述模型可以更加精确地描述硫化过程中橡胶的动力学特性、热物性参数变化规律;压头初始温度与焦烧时间、硫化程度和温升速度近似成一阶线性反比例关系.     

多官能团环氧树脂体系的固化反应

采用非等温差示扫描量热（DSC）对多官能团环氧树脂体系固化反应进行了研究,确定了环氧树脂所用固化剂为甲基纳迪克酸酐（MNA）。对AG-70/MNA/2-乙基-4-甲基咪唑（EMI-2,4）环氧树脂体系在不同升温速率下的固化反应进行测试,根据DSC曲线,用温度-升温速率外推法,求出环氧树脂体系的三个特征温度,温度参数能为...     

RTM快速成型环氧树脂时间-温度-转变图的构建及其碳纤维/环氧树脂复合材料评价

针对自行研制的树脂传递模塑工艺（RTM）快速成型环氧树脂,利用唯象动力学模型、DiBenedetto方程和凝胶模型研究了树脂体系的等温及非等温固化动力学,构建了时间-温度-转变（TTT）的关系图,表明树脂体系兼具较长的适用期与快速固化特性。以此设计RTM快速成型工艺,考察了树脂体系对碳纤维织物的浸润流动行为,并评价了快速成型碳纤维/环氧树脂复合材料的界面力学性能与微观形貌。结果表明,注射温度下树脂体系的浸润填充性良好,RTM快速成型碳纤维/环氧树脂复合材料的力学性能和内部成型质量较好。      

苯乙炔基封端聚酰亚胺树脂的固化动力学研究

采用非等温差示扫描量热法(DSC)研究了两种苯乙炔基封端型聚酰亚胺树脂固化动力学过程,分析了不同升温速率下,两体系的特征固化温度,反应热及反应速率与温度的关系。运用Kissinger法和Melak法进行数据处理。结果表明:(1)苯乙炔封端型聚酰亚胺树脂的固化过程符合n级固化反应方程,建立的固化反应方程较好地描述了其固化过程,且与实验数据拟合结果较好。(2)两树脂体系相比,分子链柔性较大的聚酰亚胺树脂特征固化温度较低,固化温区较宽,固化反应活化能较低,且反应级数较大。     

E 51环氧树脂固化反应中动力学转变

采用等温DSC法研究了E-51环氧树脂与4, 4’-二氨基二苯基砜(DDS)体系的固化反应过程, 并与已有固化模型拟合得到了170、180、190、200 ℃下的等温固化反应动力学的参数, 根据决定系数R2确定了适合的固化模型。研究表明: 当固化度小于40%时属于Kamal自催化模型; 当固化度大于40%时属于n级固化模型, 即固化反应由Kamal自催化反应向n级反应转变。