聚己内酯/聚硅氧烷/环氧树脂复合体系的形态和耐热性能

利用-OH与-NCO的亲核加成反应,直接合成出端硅氧基封端的聚己内酯-聚二甲基硅氧烷(PCL-TESi/PDMS-TESi).利用合成出的PCL-TESi/PDMS-TESi对环氧树脂进行复合改性,通过sol-gel技术及胺类固化剂与环氧基的交联作用固化复合体系.利用扫描电镜(SEM)、热失重分析(TGA)及在甲苯中的溶胀试验对不同含量的PCL-TESi/PDMS-TESi的复合材料进行了研究.结果表明,随着PCL-TESi/PDMS-TESi含量的增加,体系的交联密度下降.SEM结果表明,此复合体系微观上存在着两相结构,聚己内酯和聚硅氧烷柔性链的引入可显著改善环氧树脂的脆性.当环氧树脂与PCL-TESi/PDMS-TESi以1∶1(质量比)比例复合时,可显著提高体系的耐热性和柔韧性,其5%失重时的热分解温度可达310.2℃,比纯环氧树脂固化体系提高了144.4℃.     

聚己内酯/ 环氧树脂/ SiO2杂化材料的制备及性能

采用端硅氧烷基聚己内酯( PCL-TESi) 作为无机前躯物, 通过环氧树脂/ KB-2 的固化反应和PCL-TESi的溶胶2凝胶过程, 制备了聚己内酯/ 环氧树脂/ SiO₂ ( PCL/ EP/ SiO₂ ) 有机-无机杂化材料。利用红外光谱、透射电镜( TEM) 、热失重分析( TGA) 及在甲苯溶液中的溶胀试验对不同SiO₂ 含量的杂化材料进行分析。研究发现, 随着PCL-TESi 含量增大杂化体系交联密度降低; 此杂化体系中存在环氧和Si —O —Si 两种交联网络, 微观上形成纳米两相结构; Si —O —Si 交联网络的形成显著提高了材料的耐热性能, 使失重5 %时的热分解温度从120.5 ℃(纯环氧树脂/ KB-2 体系) 提高到277.6 ℃(SiO₂质量分数为3. 84 %的杂化体系) 。      

端硅氧烷基低聚物/环氧树脂复合体系的耐酸碱性能研究

利用-OH与-NCO的亲核加成反应,直接合成了星型硅氧烷封端的1,1,1-三羟甲基丙烷(TMP)-聚己内酯三元醇的系列复合低聚物TPSi-A, TPSi-B和TPSi-C.利用合成的低聚物对环氧树脂进行复合改性,通过溶胶-凝胶技术及胺类固化剂与环氧基的交联作用固化复合体系.研究了低聚物TPSi含量、TPSi中TMP含量及硅烷偶联剂(KBE-9103)对固化的复合体系溶胀性能、耐酸碱性能的影响.结果表明:20%(质量分数,下同)含量的低聚体TPSi改性环氧树脂体系溶胀度最高达40%, 20%～30%范围内低聚体改性体系的耐酸碱性优,同时发现TMP的加入会使体系的耐酸碱性变差.     

端硅氧烷基聚氨酯/环氧树脂复合材料形态及热力学性能研究

用两种不同类型的低聚物二元醇与小分子硅烷偶联剂三乙氧硅丙基异氰酸酯(ICPTES)为原料,合成了不同结构的端硅氧烷基聚氨酯低聚物(PUSi):聚四氢呋喃醚二元醇型(PTSi)和聚己内酯二元醇型(PLSi),以此低聚物改性环氧树脂.通过Sol-gel技术及胺类固化剂与环氧基团的反应,得到了端硅氧烷基聚氨酯低聚物(PUSi)/环氧树脂(EP)复合体系.用FTIR表征了两种低聚物的化学结构;用扫描电镜(SEM)、动态力学性能测试(DMTA)及热重分析(TGA),研究了PLSi/PTSi含量对PUSi/EP复合体系的微观形态、热力学性能的影响.结果表明,PUSi在体系中形成了海岛结构,PLSi的加入改善了体系的相容性,当PLSi/PTSi的含量比为1∶1时,复合体系的5%热失重温度相比纯环氧树脂提高了近100℃,达275℃.     

聚硅氧烷/聚己内酯/环氧树脂复合体系的制备及表面性能

通过—OH和—NCO的亲核加成反应,直接合成出端硅氧烷基聚己内酯/聚硅氧烷混合物(PCL-TE-Si/PDMS-TESi),再与环氧树脂(EP)共混制得聚硅氧烷/聚己内酯/环氧树脂复合体系。利用扫描电镜、X光电子能谱对复合体系进行了两相相容性分析和表面元素分析,通过测试复合体系的表面接触角,利用Owens-Wendt-Kaelble模型推算出复合体系的表面张力,并研究了体系的耐水性。结果表明：复合体系在固化过程中,Si元素在一定程度上向表面迁移富集;50℃固化体系的两相相容性好于室温固化体系;室温固化体系的表面张力随PCL-TESi/PDMS-TESi含量的增加逐渐下降,且低于50℃ 固化体系的表面张力;复合体系耐水性优异,当PCL-TESi/PDMS-TESi 与EP质量比为5∶5时,常温固化体系在50℃蒸馏水中浸泡7天后质量变化率小于1%。     

聚硅氧烷/聚己内酯/环氧树脂复合体系的制备及性能

采用端硅氧烷基聚己内酯/聚硅氧烷混合物(PCL-TESi/PDMS-TESi)作为增韧剂和无机前驱物,通过与环氧树脂(EP)共混制得聚硅氧烷/聚己内酯/环氧树脂复合体系。利用扫描电镜(SEM)、X光电能谱(XPS)对复合体系进行了两相相容性分析和表面元素分析,并研究了体系的拉伸性能、耐热性和耐水性。结果表明:复合体系在固化过程中,Si元素在一定程度上向表面迁移富集;随着PCL-TESi/PDMS-TESi量的增加,两相形貌经历了"海岛"结构-IPN结构-"海岛"结构的变化;当复合体系中PCL-TESi/PDMS-TESi与EP质量比为5∶5时,断裂伸长率由0%提高到27%,抗拉强度基本不变,5%失重时的热分解温度从155.8℃提高到310.2℃,在50℃蒸馏水中浸泡7天后质量变化率小于1%。     

聚邻苯二甲酸乙二酯及相关的共聚聚酯增韧脂环族环氧树脂

用聚邻苯二甲酸乙酯(PEP)和邻苯二甲酸．对苯二甲酸乙二酯共聚物改善甲基六氢化邻苯二甲酸酐固化的3，4-环氧基环己甲酸3’，4‘-环氧基环己甲酯脂环族环氧树脂(Celoxide 2021TM)的脆性。芳族聚酯在没有溶剂的情况下可溶于环氧树脂中，也是固化环氧树脂有效的增韧改性剂。例如，固化树脂体系中加入质量分数为20％PEP(MW，7400)就使断裂韧性增加130％，并且没有力学性能和热性能损失。根据改性的环氧树脂体系的形态及动态的粘弹性行为讨论了这一增韧机理。     

Ag-80/SED体系的研究

本文选用优化方法合成得到新型环氧树脂固化剂砜醚二胺(SED)。用FTIR研究了四官能环氧树脂(Ag-80)与该种固化剂的固化反应机理。结果表明,温度低于200℃,以伯胺基-环氧基、羟基-环氧基之间的缩合反应为主;温度高于200℃,以仲胺基-环氧基之间的缩合反应为主。用TBA技术研究体系的固化过程,得到时间-温度-转变(TTT)状态图,可供制定复合材料的固化工艺参考。最后,制备了浇铸体,测定其性能,表明新型固化体系与DDS体系相比,韧性提高,耐湿性显著改善。      

聚(二乙炔基苯-硅烷-硼烷)树脂的合成及性能

从分子结构设计出发,采用二乙炔基苯、苯基二氯硼烷和甲基氢二氯硅烷为主要原料,采用格氏试剂法合成了一种耐高温硼硅炔有机-无机杂化树脂聚(二乙炔基苯-硅烷-硼烷)(PASB)。采用FT-IR、1H-NMR、13C-NMR和GPC对其结构进行了表征,利用DSC和TGA研究了聚合物的固化反应行为和耐热性能,讨论了结构中不同硅硼含量与产物性能之间的依赖关系。结果表明,PASB树脂常温下黏度适中,可以在较低的温度下发生固化交联反应,具有良好的加工性能。其固化物具有良好的耐热性,在N2气氛下失重5%时的温度(Td5)均高于600℃,1000℃的质量保留率大于85%。     

α-氨基酮光引发剂促进环氧/丙烯酸酯混杂树脂光-热的双固化

将光引发剂2-二甲氨基-2-苄基-1-(4-吗啉苯基)-1-丁酮(PI-369)加入环氧树脂和环氧/丙烯酸酯混杂树脂,以紫外辐射和热激化树脂固化,以差示扫描量热(DSC)分析样品的起始放热温度,以红外光谱(FT-IR)分析环氧基团的变化,测量光、热固化样品的凝胶含量,比较PI-369光解前后对环氧树脂热固化的影响。引发剂PI-369经光照后可促进环氧与酸酐的反应,大幅降低环氧树脂固化的起始放热温度,显著促进光交联混杂树脂体系中环氧组分的热固化反应。混杂树脂经紫外辐射和80℃热固化12 h,凝胶含量可达95%以上。     

环氧沥青的热分析

采用差示扫描量热仪(DSC)和热失重分析仪(TGA)研究了环氧沥青的固化行为,玻璃化转变和热稳定性,并与纯沥青进行了比较。DSC研究表明,环氧沥青的121℃等温固化反应属于自催化反应,自制的环氧沥青要比进口的环氧沥青固化速度快。经过环氧树脂固化后,沥青的玻璃化温度升高,在高温时出现的熔融峰消失。TGA结果表明,在热失重达到1%时,环氧沥青的热稳定性要高于纯沥青的热稳定性,并且自制环氧沥青的热稳定性要高于进口环氧沥青的热稳定性。     

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。     

生物基没食子酸环氧树脂/纳米氧化锌抗菌涂层的制备与性能EI北大核心CSCD

以没食子酸为主要原料制备生物基没食子酸环氧树脂(GAER),将硅烷偶联剂KH550表面改性的纳米ZnO与GAER进行复合,以丁二酸酐为固化剂,制备KH550-nano-ZnO/GAER生物基复合涂层。对纳米ZnO改性前后微观结构的变化进行表征;采用示差扫描量热仪对丁二酸酐/GAER体系的固化过程进行研究,测试KH550-nano-ZnO的加入对GAER固化膜力学性能、热性能、动态力学性能以及抗菌性能的影响。结果表明:适量KH550-nano-ZnO的加入,可以增加GAER固化体系的玻璃化温度,提高涂层表面的抗冲击性,KH550-nano-ZnO含量的增加使得涂层的硬度增加,附着力下降,热稳定性增加。复合涂层的起始热失重温度(T5%)比纯GAER高12.6~15.4℃。当KH550-nano-ZnO含量为2%(质量分数)时,玻璃化转变温度与纯GAER树脂相比增加了30.7℃。KH550-nano-ZnO/GAER固化涂膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率均达到99.99%。     

聚酰胺-胺树状分子基三元杂化材料的制备与性能研究

利用半代数聚酰胺-胺(PAMAM)和有机硅烷的酰胺化反应合成端基为三甲氧基硅的树状分子前驱体(PAMAM-OS),加入链状高分子聚己内酯(PCL),通过溶胶-凝胶法合成了二者不同质量比的PAMAM-SiOx-PCL三元杂化材料。红外光谱(FT-IR)表明杂化材料体系中PCL有机高分子与PAMAM-SiOx组分间具有较强的氢键键合作用;X射线衍射(XRD)测试表明前驱体经水解缩合形成的网络结构使杂化材料中PCL链的结晶能力下降;热失重(TGA)分析结果表明杂化体系中PCL的热分解起始温度变化不大而结束温度升高。     

环氧树脂/环氧化木质素-聚酰胺共混体系的固化反应

以玉米秸秆木质素为原料,通过环氧化反应制备了环氧化木质素,并将其用于环氧树脂-聚酰胺体系的共混改性。采用不同升温速率条件下的差示扫描量热分析和树脂固化分析研究了共混树脂体系的固化反应动力学和固化反应过程。结果表明,采用自催化反应模型描述环氧树脂/环氧化木质素-聚酰胺共混体系的固化动力学更为合适,共混体系固化的平均活化能(E_a)为62.76 kJ/mol,指前因子(A)为8.288×10⁷,反应级数m,n分别为0.6824和0.8014。对共混树脂体系采用75℃/2 h和140℃/1 h的双温度段控制加热固化,可以得到98%的固化度。在环氧树脂/环氧化木质素-聚酰胺的共混体系中,环氧化木质素除可以催化环氧树脂与聚酰胺固化剂的化学反应外,还可以参与到环氧树脂的交联固化反应中。     

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.     

环硫-环氧活性稀释剂的合成与性能研究

利用环氧活性稀释剂乙二醇二缩水甘油醚(商品名JX-21)和环硫化剂硫脲合成了新型的环氧树脂活性稀释剂,并利用红外光谱等手段研究了产品分子结构。该类活性稀释剂和E-44环氧树脂进行复合并以甲基六氢邻苯二甲酸酐(MeHHPA)为固化剂,考察了固化物力学性能、吸水性及玻璃化温度等。     

聚-3-羟基丁酸酯及其共聚物的合成与表征

合成一种环烷氧锡化合物,用氢谱、元素分析和质谱对其结构进行表征确认,并以其作为β-丁内酯开环聚合的引发剂制备聚-3-羟基丁酸酯,考察了单体引发剂配比、聚合时间和聚合温度等聚合条件对聚合产物特性粘度的影响.由丁内酯与丙交酯、己内酯共聚制备聚(丁内酯-丙交酯)和聚(丁内酯-己内酯)共聚物,并用FT-IR、1H-NMR、DSC等手段对聚合物的结构及性能进行了表征.     

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。      

一种含有硅磷杂化物的环氧树脂固化物的热性能与阻燃性能

利用γ-环氧丙氧基三甲氧基硅烷与磷酸合成了一种含磷硅烷偶联剂,将其与正硅酸乙酯和甲基三乙氧基硅烷反应得到一种硅磷杂化物(HSP)。将HSP加入到双酚A型环氧树脂,以4,4′-二氨基二苯基甲烷为固化剂制备了一种含有硅磷杂化物的环氧树脂固化物。对此固化物的玻璃化转变温度(Tg)、热降解性能和极限氧指数(LOI)进行了测试。结果显示,该固化物的热性能与阻燃性能得到明显改善。当HSP含量占环氧树脂用量的30%时,与纯环氧树脂固化物相比,Tg提高了5℃,700℃残炭率提高了68.4%,LOI达到27.2,获得了明显的阻燃和提高热稳定性等效果。