动态DSC法研究BMI改性酚醛树脂固化反应动力学

采用非等温DSC(差示扫描量热)法研究BMI(双马来酰亚胺)改性PF(酚醛树脂)体系的固化动力学,借助升温速率-温度(β-T)外推法和红外光谱(FT-IR)跟踪固化反应过程,确定了BAN(BMI改性PF)体系的固化工艺和固化动力学参数。结果表明:BAN的固化工艺为"120℃/2 h→140℃/2 h→160℃/2 h→180℃/2 h",后处理工艺为220℃/3 h,BAN固化体系的动力学参数是表观活化能Ea=123.4 kJ/mol、频率因子A=1.96×1012s-1和反应级数n=1.05;根据n级动力学反应模型求解出该树脂的反应动力学方程,其计算值与试验值基本吻合,说明该模型能较好描述BAN的固化反应过程。     

有机/无机复合阻燃型环氧树脂的制备及固化动力学研究

以含磷有机物DOPO与环氧树脂进行开环加成反应,制得含磷环氧树脂;以三聚氰胺、甲醛、双酚A等为原料合成了含氮酚醛树脂(MF-BPA),添加到环氧树脂固化体系当中,同时采用无机粉体来增强环氧树脂的阻燃性能。利用DSC在不同升温速率下研究了有机/无机复合阻燃环氧树脂体系的固化工艺及固化反应动力学。通过T-β法外推得最佳固化工艺为100℃/2h+140℃/2h+170℃/2h。通过Kissinger法计算得该固化反应的反应级数n=0.914。     

联苯酚醛环氧树脂固化动力学及热性能研究

以4,4'-二氨基二苯砜(DDS)为固化剂,采用非等温示差扫描量热法(DSC)研究了联苯酚醛环氧树脂(BPNE)的固化动力学。通过外推法确定了体系的固化工艺。采用Kissinger、Ozawa法计算出固化体系的表观活化能,根据Crane理论计算得到该体系的固化反应级数。采用DSC,热重分析(TGA)研究了固化物的耐热性。结果表明:BPNE的固化工艺为160℃/2h+200℃/2h+230℃/2h;固化反应的活化能约为61.86kJ/mol,指前因子为5.27×105min-1,反应级数为1.1;玻璃化转变温度(Tg)为167℃,其10%热失重温度为398.1℃,800℃残炭率为29.37%,与双酚A环氧树脂/DDS固化物相比,分别提高了22℃,11.71%。     

芳基乙炔树脂的固化反应动力学及流变行为研究

通过对芳基乙炔树脂的固化动力学研究确定其适宜的固化工艺。采用DSC和流变分析得到芳基乙炔树脂的特征固化参数及其固化度与温度的关系曲线。结果表明,树脂的起始反应温度为127.1℃,反应峰值温度164.2℃,终止反应温度195.1℃。固化动力学参数为:表观活化能E=190.12kJ/mol,反应级数n=1.87,频率因子A=1.995×1019。芳基乙炔树脂的加压固化温度为110～115℃,其起始固化温度为115℃。固化工艺为:115℃/8h+120℃/8h+140℃/2h+160℃/2h+180℃/2h+200℃/2h+220℃/4h。芳基乙炔树脂凝胶前固化过程由化学反应控制,凝胶后属于扩散控制,因此在凝胶时需延长固化时间。     

纳米SiO_2改性EP/BMI/CE树脂体系固化动力学研究

采用非等温差示扫描量热(DSC)法对纳米二氧化硅/环氧树脂/双马来酰亚胺/氰酸酯(nano-SiO2/EP/BMI/CE)树脂进行了固化反应动力学和固化工艺研究。通过Kissinger法和Ozawa法求得了nano-SiO2/EP/BMI/CE树脂体系固化反应动力学的表观活化能。结果表明:改性CE树脂体系的固化工艺参数为凝胶温度112℃、固化温度195℃及后处理温度213℃,进而确定了改性CE树脂体系的最佳固化工艺条件为"150℃/3 h→180℃/3 h→200℃/2 h";改性CE树脂体系的平均表观活化能为59.90 kJ/mol。     

铅酸蓄电池用密封胶的性能及其固化动力学研究

采用自制的环氧树脂和改性多胺固化剂制备了铅酸蓄电池密封胶。通过示差扫描量热法(DSC)对该体系的固化过程进行了研究,利用Kissinger,Crane方程对其固化反应进行了动力学分析并测定了体系的粘接性能。结果表明:该体系反应活化能Ea为54.76 kJ/mol,频率因子A为1.66×107/s,固化反应级数n=0.898,固化工艺为25℃/24～48 h+60～70℃/1～2 h,密封胶固化后的剪切强度达5.5 MPa以上。经相关电池厂家验证,可满足蓄电池壳盖密封的要求。     

新型烯丙基化合物改性双马来酰亚胺树脂的制备及研究

利用环氧树脂和二烯丙基双酚A (DP)合成了一种新型烯丙基化合物(改性剂A),然后用该化合物改性双马来酰亚胺树脂(BMI),通过差示扫描量热法研究了BMI/DP/改性剂A体系的固化反应动力学,确定了固化工艺参数,并测试了该体系的力学性能、热性能和溶解性能。结果表明,该体系固化反应的表观活化能为88.512 kJ/mol,反应级数为0.91,为非整数,表明固化反应机理较为复杂;该体系较佳的固化工艺为150℃/1 h+170℃/2 h+200℃/2 h;相对于DP,改性剂A对BMI的增韧效果更为优异,当改性剂A用量为70份时,BMI/DP/改性剂A体系的力学性能最好,其冲击强度为23.31 kJ/m2,弯曲强度为155.8 MPa,热变形温度为224℃,质量损失5%时的温度为389.4℃,可溶于丙酮,具有良好的韧性、热性能和溶解性能。     

DMP-30对环氧/马来酸酐固化行为的影响

通过非等温DSC法研究了促进剂2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚(DMP–30)对环氧树脂E-51/马来酸酐(MA)体系的反应热行为以及反应动力学的影响,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,利用Crane模型计算得到相应的固化反应级数,通过DSC分析,得出最佳的固化工艺,并对2%(wt)促进剂用量下的固化体系的固化特性进行了预测。结果表明,DMP-30的加入降低了DMP-30/E-51/MA体系的表观活化能和反应温度,同时所有固化体系的反应级数为一级反应,并没有改变环氧树脂的固化机理;通过对DSC数据分析,得到最佳的固化工艺为90℃2 h→120℃2 h→130℃1 h;利用所得的固化动力学方程预测DMP-30含量为2%(wt)体系的固化特性,为通过升高温度和延长时间达到较高的固化度提供了理论依据。     

环氧树脂／酸酐固化体系的固化动力学及耐热性研究

通过不同升温速率下的DSC研究了环氧树脂/酸酐固化体系的固化动力学.利用DSC、DMA和TGA研究了固化体系的耐热性能.通过分析确定了体系的固化工艺,采用Kissinger、Ozawa法计算出固化体系的表观活化能.其均值为62.00 kJ/mol,结合Crane公式求出反应级数为0.92.采用DSC法测得玻璃化转变温度Tg=183℃.采用DMA法测得玻璃化转变温度Tg=182℃.热失重曲线表明,固化体系的起始分解温度为350℃.     

nano-SiO_2/BCE/BMI复合材料的固化动力学的研究

采用非等温差示扫描量热法（DSC）研究了nano-SiO2填充BCE/BMI（nano-SiO2/BCE/BMI）体系的固化动力学,用Kissinger、Crane和Ozawa法确定固化动力学参数。结果表明,nano-SiO2/BCE/BMI体系的固化反应表观活化能和频率因子为293.69 kJ.mol-1和4.5×1033 s-1;反应级数为0.97;nano-SiO2/BCE/BMI体系的固化工艺参数：凝胶温度为117.28℃、固化温度为184.78℃及后处理温度为234.84℃。     

EP/改性DDM体系的固化反应动力学及性能研究

采用非等温DSC(差示扫描量热)法对EP(环氧树脂)/改性DDM(4,4′-二氨基二苯基甲烷)体系的固化反应过程进行了跟踪。采用Kissinger、Ozawa、Crane和T-β(温度-升温速率)外推法等得到该固化体系的动力学参数和固化工艺条件,并对其力学性能和热变形温度进行了测定。结果表明:EP/改性DDM体系的表观活化能为49.43 kJ/mol,反应级数为0.869,固化条件为"85℃/2 h→125℃/2 h",热变形温度为130℃;与EP/DDM体系相比,该固化体系的表观活化能降低了7.0%,热变形温度下降了16.1%,拉伸强度和压缩强度提高了20%以上,而弯曲强度和弯曲模量基本上保持不变。     

MA型苯并恶嗪树脂流变特性及其固化动力学

采用粘度测试和动态DSC分析研究了MA型苯并恶嗪树脂体系的流变特性及不同工艺条件下的固化反应过程。结果表明:95～115℃时,树脂体系粘度500 mPa.s的时间可达350 min;树脂体系的凝胶温度为185℃,固化温度为213℃,后处理温度为248℃;根据Arrhenius公式求得体系的表观反应活化能为87.5 kJ/mol;树脂体系的固化工艺为130℃/3 h+140℃/1 h+150℃/1 h+160℃/1 h+170℃/1 h+180℃/2 h+210℃/2 h,后处理工艺为250℃/2 h。     

采用同步热分析仪研究氰酸酯固化过程

采用Q600型同步热分析仪研究了氰酸酯的热固化过程,确定了固化工艺参数,根据Kissinger及Ozawa方程分别计算出固化活化能,并通过红外光谱法得到不同固化阶段氰酸酯的转化率。结果表明,氰酸酯可以在同步热分析仪炉内固化,固化工艺条件为:229℃/2 h+269℃/4 h+313℃/2 h,固化活化能分别为76.31 kJ/mol和81.70 kJ/mol,CE单体转化率为97.43%,固化过程中失重为8.5%。利用同步热分析研究氰酸酯固化过程是可行的。     

邻苯二甲腈醚化酚醛树脂的制备与性能

以碱为催化剂,通过酚醛树脂与4-硝基邻苯二甲腈之间的亲核取代反应,制备了邻苯二甲腈醚化酚醛树脂(BPN)并采用红外光谱,GPC,流变仪,DSC及TGA对其性能进行了研究。结果表明,BPN树脂加工窗口约为65℃,最小粘度约为300 mPa.s,具有优良的加工性能。BPN固化温度为175～350℃,固化反应峰值温度为290℃,说明该树脂通过酚羟基对邻苯二甲腈基团的催化热聚合反应,实现了含氰基树脂的单组分、较低温度的加成固化。BPN树脂在温和的后固化条件下(250℃/6 h)即可获得优良的热稳定性,其5%失重温度约为420℃,氮气氛围900℃残炭率约为72%。     

SiO_2/CE/BMI复合材料固化反应动力学的研究

通过示差扫描分析法(DSC)研究了SiO2/氰酸酯树脂(CE)/含有活性稀释剂的双马来酰亚胺树脂(BMI)复合材料的固化动力学,求得其固化工艺参数为:凝胶温度87.13℃,固化温度137.27℃,后处理温度203.58℃;用Kissinger法和Ozawa法求得其固化动力学参数为:表观活化能6.692kJ/mol,反应级数1.493,Arrhenius方程中的频率因子11.9445s-1。与CE/BMI体系对比表明,SiO2的加入可以降低CE/BMI体系的活化能,使其固化反应可以在较低温度下进行。     

TDE-85/DICY/取代脲中温固化体系的固化动力学

采用DSC研究了以双氰胺/取代脲为潜伏型中温固化体系的三官能团环氧树脂TDE-85的固化反应动力学,探讨了反应机理并确定了最佳的固化工艺参数。结果表明,固化温度<140℃时,受扩散效应和双氰胺在环氧树脂中溶解速率的影响,体系的等温固化行为与自催化模型存在偏差;固化温度>150℃后,体系的等温固化行为可用自催化反应模型很好地描述,其表观活化能为86.33 kJ/mol,指前因子为2.68×1010,总反应级数(m+n)为2～3。综合变温DSC和等温DSC的实验结果,可确定体系的最佳固化工艺条件为:120℃下预固化1 h后再升温至150℃保温1 h。     

低温固化改性BMI树脂基体动力学研究

采用催化剂、3,3′-二烯丙基双酚A(DP)和多官能团单体C改性4,4′-二氨基二苯甲烷双马来酰亚胺(BMI)树脂,制取低温固化、高温性能优良的改性BMI树脂。采用差示扫描量热法(DSC)研究了改性BMI树脂的固化反应动力学,计算了固化反应体系的动力学参数,进而提出了该改性BMI树脂固化成型过程的动力学模型,并结合傅里叶红外光谱(FT-IR)对反应机理进行了探讨。研究结果表明,催化剂对固化反应的进行有重要的促进作用,改性BMI树脂的固化温度由259℃降为178℃;烯丙基与马来酰亚胺基的"ene"反应非常显著,且改性剂C与DP的"ene"反应历程相似;改性BMI树脂的固化工艺确定为120℃×6h+140℃×2h+160℃×2h+180℃×2h,后处理工艺为200℃×6h。     

聚氨酯嵌段改性环氧树脂的合成及性能

通过两步法在环氧树脂主链中成功引入了聚氨酯链段,合成了新型环氧树脂。采用傅立叶变换红外光谱仪、热失重分析仪、差示扫描量热仪等对其进行了结构、热学和力学性能表征。通过合成条件优化及固化过程的研究,得到了最佳反应条件:第一步反应为50℃下反应1 h,第二步反应为70℃下反应1 h,固化条件为110℃反应1 h,升高至140℃后反应2 h,继续升高至160℃后再反应1 h。通过对固化后环氧树脂的热性能及拉伸性能的研究发现,聚氨酯链段的引入可将环氧树脂的断裂伸长率提高至36.7%~130.1%,但是却在一定程度上降低了其热稳定性和拉伸强度。