用DSC研究环氧树脂固化动力学

用等温DSC研究了双酚A二缩水甘油醚(E-51)与间苯二胺的固化动力学,探讨了固化机理,结果表明固化按自催化反应机理进行,体系中产生的羟基可加速反应。计算了固化反应各步的动力学参数,得到E_1=51.96kJ/mol,lnA_1=11.29,E_2=69.68kJ/mol,lnA_2=13.43。     

非等温DSC法研究复合材料用环氧树脂的固化反应

采用非等温DSC研究了一种复合材料用环氧树脂体系的固化反应。采用n级反应模型和Malek等转化率法确定了固化反应动力学方程,通过外推法优化其固化工艺,测试优化后工艺下制备的树脂浇铸体的固化度和力学性能。结果表明,n级反应模型与实验值差别较大;采用Malek等转化率法判断固化反应按自催化反应机理进行,在2.5～15℃/min升温速率下,自催化模型计算曲线与实验曲线吻合较好;优化确定其固化工艺为70℃/2h+110℃/2h,在该工艺下制备的浇铸体固化度达98.51%,拉伸强度和弯曲强度分别为75.11MPa和128.10MPa。     

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。      

基于非等温法的耐高温环氧树脂体系固化反应动力学研究

采用不同升温速率下的非等温DSC研究一种TR1219B耐高温环氧树脂体系的固化反应,分别通过n级反应模型和Malek最大概然机理函数法确定固化反应机理函数,求解固化反应动力学参数,得到固化反应动力学模型。结果表明:通过Kissinger和Crane方法求解动力学参数所得到的n级反应模型与实验值差别较大;采用Malek方法判别机理表明,该固化反应按照自催化反应机理进行,实验得到的DSC曲线与模型计算所得到的曲线吻合良好,所确立的模型在5~20K/min的升温速率下能较好地描述该环氧体系的固化反应过程。     

等温DSC法研究聚醚胺与环氧树脂固化反应动力学

为了给环氧树脂(DGEBA)/聚醚胺(T403)的实际固化工艺提供指导,在等温条件下采用差示扫描量热法(DSC)对该体系固化过程进行了研究。运用Kenny图像分析法得到了动力学参数,建立了kamal动力学模型;在考虑扩散影响的基础上,多次运用非线性拟合法得到了扩散系数(C)和临界固化度(αc),进一步建立了带扩散控制的动力学模型。结果表明,总反应级数为2.04～2.40,且随固化温度升高而下降。固化反应的两个速率常数都随温度升高而增大,对应的表观活化能分别为42.99和54.23kJ/mol。研究发现不带扩散控制的动力学模型可以较好地描述固化过程的前期阶段,而带扩散控制的动力学模型则可以更好地描述固化全过程。随着固化温度升高,αc增大,扩散影响减小,而带扩散控制的动力学模型与实验结果符合得越好。固化过程属三分子反应,具有明显的自催化特征。     

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。     

木质素基环氧树脂固化动力学模型及固化特征

采用工业碱木质素合成环氧树脂,在空气气氛下利用非等温热失重技术研究木质素基环氧树脂(LGEP)固化特征.采用自催化反应模型计算得到了LGEP体系的固化反应动力学参数,并得到LGEP体系的固化反应动力学模型.结果表明,自催化反应模型得到的模拟曲线与实验得到的DSC曲线的一致性较好.利用外推法得到了LGEP体系的固化凝胶温度Ti0 =454.88K,固化温度Tp0=507.55K,后处理温度T80=598.77K.通过比较得出实验结果与模型计算值较一致.     

环氧树脂固化动力学研究进展

差示扫描量热仪(DSC)是研究环氧树脂固化动力学的有效手段,获得动力学参数的方法分为模型拟合法和非模型拟合法2类.模型拟合法的关键在于确定动力学三因子,即反应模型、指前因子和活化能;其拟合过程需要事先选择模型及模型参数,并且等温和非等温条件下拟合得到的动力学参数差别较大,无法通过非等温条件下的数据预测等温固化行为.非模型拟合法则通过计算活化能与固化度的对应关系研究固化行为,可以避免模型及模型参数选择不当造成的误差,并且等温和非等温条件下拟合得到的动力学参数基本一致,可由非等温数据预测等温固化行为.准确的动力学方程可为优化固化工艺、提高固化产物性能提供理论基础.     

双酚F环氧树脂/DDM体系固化动力学的研究

利用差示扫描量热法(DSC)和极值法对两种同分异构体比例不同的双酚F环氧树脂(BPF-EP)/DDM体系固化动力学进行了研究,求得了体系的固化动力学参数,并对同分异构体比例与固化特性之间的关系进行了初步讨论.结果表明:当2,2'-结构含量由23.8%增加到31.5%时,由Kissinger和Ozawa方法计算得到的BPF-EP/DDM固化体系的表观活化能分别由58.57 kJ·mol-1和62.53 kJ·mol-1降至46.32 kJ·mol-1和50.88 kJ·mol-1;由Crane方程求得的表观反应级数分别为0.890和0.865.     

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。     

差示扫描量热法研究环氧树脂的固化反应动力学行为

本文采用非等温DSC法对环氧树脂的固化动力学进行了研究。分别通过Kissinger方法和Ozawa方法得到了树脂固化反应的活化能,均值为53.65 kJ/mol,用Ozawa公式计算得到了反应级数为0.886。     

可膨胀石墨/环氧树脂体系的固化动力学

采用非等温差示扫描量热(DSC)法分别对环氧树脂(EP)及可膨胀石墨/环氧树脂(EG/EP)体系的固化过程进行了研究。利用Kissinger和Crane法计算得到两种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,建立了固化反应动力学方程,并用T-β外推法确定了固化工艺温度。结果表明,EG的加入,降低了EP体系固化反应的完全程度,对固化反应时间的影响不大,体系的Ea由63.15 kJ/mol升高到65.89 kJ/mol,A由2.02×107提升到4.5×107,两种体系的反应级数基本一致,同时,EG的加入对体系固化工艺温度影响不大。     

非等温DSC研究超支化聚醚/PEG/IPDI体系的固化反应动力学

采用非等温差示扫描量热法(DSC)研究了超支化聚醚对聚乙二醇/异佛尔酮二异氰酸酯体系(PEG/IPDI)固化反应动力学的影响。结果表明,PEG/IPDI体系的固化反应表观活化能约为53.278 kJ/mol,反应级数为0.914,指前因子为1.500×105min-1;加入6%的超支化聚醚后,体系的固化峰温升高,表观活化能、反应级数和指前因子分别提高至87.577 kJ/mol、0.960、1.201×1010min-1,机理函数仍遵循Avrami-Erofeev方程G(α)=[-ln(1-α)]n,只是方程中的指数n有所变化。超支化聚醚对PEG/IPDI体系的固化反应有一定的延缓作用,但不改变固化机理。浅析了超支化聚醚影响PEG/IPDI体系固化的原因。     

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。     

多官能团环氧树脂的固化反应和凝胶模型

用差示扫描量热仪和RS600旋转流变仪分别研究了AG-70环氧树脂体系的升温固化反应情况和升温及恒温条件下的流变性能。实验结果表明,该环氧树脂体系的固化动力学方程符合两参数自催化模型,采用Malek最大概然法计算了模型中的动力学参数,获得了两个特征值下的动力学方程,将实验结果与理论值进行了对比。采用两种方式确定了凝胶温度点,并与用差示扫描量热(DSC)方法获取的凝胶点温度作比较,利用恒温温度与凝胶时间的函数关系计算出了凝胶模型,其数学表达式为:lntgel=-19.67+8.57/T。     

碳纳米管对环氧树脂固化反应和力学性能的影响

通过动态DSC扫描技术,结合等转化率方法分析了碳纳米管对环氧树脂体系(EP828/DDM)固化反应的影响。发现碳纳米管加入到环氧固化体系后,对体系的固化产生促进作用。尤其在反应初期,少量的碳纳米管可降低环氧固化反应活化能,但过多的碳纳米管阻碍树脂分子接触,反而使活化能升高。此外还对碳纳米管对环氧树脂力学性能的影响进行了探讨。     

用于CIRTM工艺的环氧树脂酚醛树脂的固化工艺研究

采用动态差示扫描量热(DSC)法,研究了用于CIRTM工艺的E-44/GA327(DDM改性芳胺)环氧体系和苯并噁嗪酚醛树脂的固化过程,以及升温速率对固化体系DSC曲线的影响,并采用最佳固化温度外推法确定了两种树脂的最佳共固化制度。结果表明,苯并噁嗪固化反应表观活化能Ea为70.35kJ/mol,表观指前因子A为1.27×107s-1,反应级数n为0.897;E-44/GA327体系固化反应表观活化能Ea为44.04kJ/mol,表观指前因子A为1.78×104s-1,反应级数n为0.884。两种树脂的最佳共固化制度为140℃/240min+180℃/240min,按所确定的共注射树脂的固化工艺制备了浇铸体,苯并噁嗪和E-44/GA327的固化度分别达到了96.7%和98.3%,固化物力学性能良好,验证了固化工艺的合理性。     

环磷腈型多官能度环氧树脂的合成及固化动力学

以六氯环三磷腈(HCCP)为原料合成了一种六官能度环氧树脂——六(4-缩水甘油氧基甲基苯氧基)环三磷腈(HGPCP),采用红外光谱、核磁共振氢谱和磷谱对其进行了结构表征和确认。选择4,4′-二氨基二苯甲烷(DDM)和4,4′-二氨基二苯砜(DDS)作为固化剂,采用非等温差示扫描量热法对HGPCP的热固化动力学进行了研究。研究表明,HGPCP/DDM和HGPCP/DDS固化体系的表观活化能分别为52.46 kJ/mol和61.77 kJ/mol,相比于通过Kissinger法、Crane法建立的n级动力学模型,DDM和DDS对HGPCP的固化反应更符合Eestak-Berggren双参数自催化模型。此外,结合不同升温速率的特征温度,对DDM、DDS固化HGPCP的工艺条件进行了优化。     

低粘度环氧树脂浇铸体性能与固化度的关系

采用DSC方法对低粘度环氧树脂基体进行了固化度分析,并研究了环氧树脂浇铸体的拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量和热变形温度与固化度之间的关系.结果表明,浇铸体的最高强度不与最高固化度同步出现,但热变形温度随固化度的增加而升高.