有机锡化合物催化氰酸酯树脂固化反应的研究--(Ⅱ)催化剂的生成反应及催化固化反应机理

用傅立叶变换红外光谱(FT-IR)法研究了有机锡化合物催化剂(H9C4)2Sn(NCO-R-OCN)2的反应生成过程,并提出了氰酸酯三嗪化催化聚合反应的机理。     

酚醛氰酸酯树脂的固化动力学研究

通过非等温DSC对自制的酚醛氰酸酯树脂进行了固化动力学方面的研究，通过T～β外推法得到树脂凝胶化温度为211．00℃，固化温度为246．67℃，后固化温度为300．78℃。通过Kissinger方程求解树脂固化反应表观活化能为△E=74．14kJ／mol，碰撞因子为A=4．99×10^6。通过Crane方程求得固化反应级数为n=0．920。     

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。     

酚醛型氰酸酯树脂的固化反应

采用原位红外光谱法跟踪研究了酚醛型氰酸酯树脂的固化反应过程,获得了树脂固化反应过程中各基团的转化率与时间的关系,并对各固化阶段中基团的转化进行了分析,以指导酚醛型氰酸酯树脂的固化工艺制度的优化,最后确定其固化制度为120℃2h+150℃2h+180℃3h+200℃2h+250℃2h+300℃2h,实验证明该固化制度下树脂固化物力学性能与传统的酚醛树脂相当,且耐热性能更优异。     

氰酸酯树脂的固化催化研究新进展

氰酸酯(CE)树脂被公认为是"21世纪制备高性能结构/功能材料最具竞争力的树脂品种",但是高固化温度以及由此带来的固化物性能稳定性差的问题成为制约CE应用的瓶颈.因此,CE树脂的固化催化研究显示出重要的理论意义和巨大的应用价值.综述了近年来CE树脂固化催化研究的新进展,包括各类专门催化剂及其催化机理,以及用于CE增韧增强的改性材料对CE固化反应的催化效应,展望了CE树脂固化催化研究的发展趋势.     

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。     

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.     

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。     

海因环氧改性氰酸酯树脂体系的固化行为研究

目的 采用非等温差示扫描量热法（DSC）和傅里叶红外光谱（FT–IR）研究海因环氧/双酚A型氰酸酯（BAE）和海因环氧/四甲基双酚F型氰酸酯（TBF）的固化反应行为。方法 通过Kissinger、Ozawa和Crane法对2种树脂体系的固化动力学参数进行了计算,并采用热重分析（TGA）和热机械分析（DMA）评价树脂改性前后的热稳定性和热力学性能。结果 海因环氧改性氰酸酯树脂体系均呈现双重固化放热峰,TBF体系具有相对更高的表观活化能,而BAE体系具有更好的耐热性能,其玻璃化转变温度（tg）和在氮气下质量损失率为5%时的温度分别为271.6℃和403.4℃。结论 海因环氧树脂可以促进氰酸酯的聚合反应,制备的改性树脂体系可用于耐高温树脂基体和电子封装等材料。     

热固性树脂固化反应动力学模型研究进展

系统归纳了采用DSC法建立的热固性树脂固化反应动力学模型,包括模型拟合法及无模型法。模型拟合法的关键在于确定动力学三因子,即反应模型、频率因子和反应活化能。无模型法可避免因反应模型的选择不当而造成的动力学参数的偏差。最后探讨了模型拟合法和无模型法的使用局限。     

环氧树脂改性双环戊二烯型氰酸酯树脂固化反应性

采用凝胶试验、 FTIR和DSC等手段研究了环氧E-51与双环戊二烯型氰酸酯(DCPDCE)共聚体系的固化反应性以及阶梯固化过程中—OCN基、 三嗪环、 唑啉、 噁唑啉酮的变化情况。结果表明, 环氧树脂既能够催化氰酸酯本身三聚成环反应, 又对氰酸酯三聚成环反应有稀释作用。当环氧树脂含量(环氧占混合物总量的质量百分比)大于5wt％时, 催化效果增加不明显, 稀释作用加强; 当环氧树脂含量约为25wt%时, 以上两种作用效果基本平衡, 改性体系的固化反应活性和纯DCPDCE相当。阶梯固化时, 低温阶段(160~180℃)主要发生生成三嗪环和唑啉的反应, 高温阶段(200~220℃)主要发生三嗪环和唑啉向噁唑啉酮的转化反应。另外, —OCN基的低温转化率随着环氧树脂含量的增大而提高, 固化树脂的最终结构组成和环氧树脂的含量有关。      

热固性树脂固化的非模型反应动力学研究

利用反应动力学模型对热固性树脂固化特性进行模拟和预测,因涉及到机理假设和参数的经验选取,所以在处理复杂反应时就有一定的局限性。文中发展的一种非反应模型方法利用动态ＤＳＣ的数据,得到了表观活化能随反应程度的变化而变化的规律,对一种环氧树脂体系进行了等温固化的模拟,与实验结果符合得较好。     

耐高温双马来酰亚胺树脂的固化反应动力学和TTT图

采用动态DSC法对耐高温双马来酰亚胺树脂的固化反应动力学进行研究,根据Kissinger方程和Crane方程,拟合得到树脂的固化动力学参数,并建立树脂的唯象模型。此外,采用恒温DSC法,根据DiBenedetto方程,建立树脂的玻璃化转变温度与固化度之间的函数关系。采用凝胶盘法,获得树脂在不同温度下的凝胶时间,建立凝胶时间和凝胶温度之间的函数关系,最终得到树脂的TTT图。结果表明:根据TTT图确定合适的加压时机,可以有效排除夹杂于预浸料层内层间的气体,从而制备内部质量完好的复合材料。     

尿素对UF树脂固化动力学影响的研究

为了研究尿素对弱酸性起始合成的UF树脂固化性能影响,采用DSC研究了弱酸性起始合成UF树脂中碱性加成阶段尿素添加次数和间隔时间对树脂固化反应动力学影响.计算了碱性加成阶段尿素添加次数和间隔时间不同的UF树脂的固化表观活化能和反应级数,并建立相应的固化反应动力学方程.研究结果表明:弱酸性起始合成UF树脂,碱性阶段尿素添加次数和添加间隔时间影响树脂固化,尿素添加次数增加和尿素添加次数相同而添加尿素时间间隔延长能降低UF树脂固化体系的活化能.弱酸性起始合成UF树脂的固化反应是介于0.92～0.93级之间的非基元反应.     

氰酸酯/环氧树脂CE-40体系的固化反应

采用差示扫描量热(DSC)方法计算得到氰酸酯/环氧树脂CE-40体系反应动力学常数,分析了温度和浓度对反应速率的影响,同时结合红外光谱对各温度段发生的反应进行了推断。研究表明,CE-40体系有两个反应温度区——低温区(150℃-180℃)和高温区(200℃-250℃)。低温区是环氧与氰酸酯直接反应,产物为三聚氰酸酯和口恶唑啉,反应速率对浓度敏感,随反应物浓度下降而降低;高温区是低温区的生成物与环氧的进一步反应,主要产物为口恶唑烷酮和异氰酸脲,反应温度决定了反应速率。     

多面体低聚倍半硅氧烷/氰酸酯杂化树脂固化动力学与固化工艺研究

采用非等温差示扫描量热法测试了不同升温速率下氰酸酯及氰酸酯/多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)复合材料的固化过程,分析了不同升温速率下,POSS对树脂体系固化行为的影响.运用Kissinger法和Flynn-Wall-Ozawa法对杂化树脂固化反应活化能进行了计算.结果表明,POSS对氰酸酯树脂固化具有催化作用,能显著降低树脂固化温度,含10%POSS的杂化体系固化温度可降至212℃;两种不同模型计算的活化能分别为83.30kJ/mol和85.68kJ/mol,与纯氰酸酯相比,杂化树脂的固化活化能和反应级数均有所增大.     

高韧性双马来酰亚胺树脂的固化反应动力学和TTT图

采用动态DSC法,研究了高韧性双马来酰亚胺树脂的固化反应动力学。根据Kissinger方程和Crane方程,拟合得到双马来酰亚胺树脂的固化动力学参数,建立了该树脂的唯象模型。采用恒温DSC法,根据DiBenedetto方程,建立了双马来酰亚胺树脂的玻璃化转变温度与固化度之间的函数关系。采用凝胶盘法,获得了该树脂在不同温度下的凝胶时间,建立了凝胶时间和凝胶温度之间的函数关系,得到了树脂的时间-温度-转变（TTT）图。根据TTT图对复合材料的固化工艺进行优化。结果表明:预浸料在150℃恒温0.5 h后加压0.6 MPa,树脂具有一定的流动性,可制备内部质量完好的复合材料。      

氰酸酯/环氧树脂的固化反应历程

采用傅里叶红外光谱仪研究了4种不同比例的氰酸酯(CE)/环氧树脂(EP)混合体系在一系列固化温度下固化后的产物组成,结果证实了6步反应的存在。当EP含量高时,体系生成物主要是口恶唑烷酮和部分异氰酸脲,而三嗪环很不显著;EP含量低时,首先形成三嗪环,然后三嗪环与环氧生成口恶唑烷酮或异氰酸脲。反应温度较低时(≤160℃),CE首先生成三聚体,再同环氧反应生成口恶唑啉、口恶唑烷酮以及异氰酸脲;在较高温度下固化时(160℃～180℃),主要进行的是三聚氰酸酯重排生成异氰酸脲的反应以及异氰酸脲同环氧官能团生成口恶唑烷酮的反应。生成物组成的差异是影响固化物宏观性能,如耐热性的根本原因。     

5428双马树脂体系动态固化反应动力学研究

采用示差扫描量热法(DSC)对5428双马树脂体系的动态固化反应动力学进行了研究,以自催化反应动力学模型为基础方程建立了动态固化反应动力学方程.并模拟实际固化温度历程,采用测定不同固化阶段样品残余反应热的方法对动态固化反应动力学方程进行了验证,结果表明动态固化反应动力学方程能反映体系实际固化反应历程.     

氰酸酯树脂改性的研究现状

介绍了氰酸酯树脂改性的几种方法,阐述了热固性树脂、热塑性树脂、橡胶弹性体、晶须等改性氰酸酯的研究现状及优缺点,并展望了氰酸酯树脂的研究方向。