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.     

酚醛树脂-双马来酰亚胺体系的固化动力学

采用非等温DSC法探讨了酚醛树脂与双马来酰亚胺体系的固化反应,在30 ℃～400 ℃范围内以不同升温速率(5 ℃/min、10 ℃/min、15 ℃/min、20 ℃/min)进行动态固化行为分析.应用Kissinger、Crane和Ozawa法求得了固化反应的表观活化能、固化反应级数、凝胶温度和固化温度等动力学参数.结果表明,固化体系的平均表观活化能为109 kJ/mol,反应级数为0.94,凝胶温度Tgel为79.68 ℃,固化温度Tcure为121.93 ℃,表观活化能E是固化度α的增函数.     

核壳橡胶纳米粒子改性环氧树脂/酸酐体系固化动力学及其性能研究

采用非等温差示扫描量热法(DSC)对一种核壳橡胶纳米粒子改性环氧树脂/酸酐体系固化反应动力学进行了研究。依据该树脂体系在不同升温速率下的DSC曲线,通过Kissinger法、Flynn-Wall-Ozawa法和Crane法等方法得出了该树脂体系的固化动力学参数。并对该树脂体系固化物的力学性能和耐热性能进行了研究。结果表明:该树脂体系的表观活化能为79.18kJ/mol、频率因子为1.2741×10~9s~(-1)、反应级数为0.9331;树脂体系的凝胶化温度为115.4℃、固化温度为139.4℃、后处理温度为156.05℃,其最佳固化工艺制度为"90℃/2h→115℃/2h→140℃/3h→160℃/5h";其固化物具有良好的力学性能和优良的耐热性能。     

双马来酰亚胺-三嗪树脂/氮化硼复合体系固化动力学及固化工艺研究

采用非等温差示扫描量热法研究了双马来酰亚胺-三嗪树脂(BT树脂)及其改性氮化硼(BNOC)填充复合体系的固化过程,分析了不同升温速率下BNOC对树脂体系固化行为的影响,计算了固化体系的动力学参数。结果表明:BNOC的加入能显著降低BT树脂固化反应温度,加入15%(wt,质量分数)BNOC能使BT树脂固化峰值温度降低50℃以上;BT/BNOC复合体系的固化反应表观活化能平均值为58.53×10~3J/mol,比纯BT树脂体系表观活化能降低了24.5%;通过T-β外推法获得BT/BNOC复合体系的凝胶温度为390.84K、固化温度为429.57K、后处理温度为454.22K。     

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。     

浸渍酚醛树脂/层状硅酸盐固化活化能的研究

通过DSC方法探讨了层状硅酸盐对低分子量酚醛树脂固化活化能的影响,研究了不同升温速率下浸渍酚醛树脂/层状硅酸盐的固化行为.用Kissinger和Ozawa方法进行DSC数据处理,获得固化活化能.结果表明,层状硅酸盐的加入,提高了酚醛树脂的活化能,用Kissinger方法计算得到的活化能从8.23kJ/mol变化到10.43kJ/tool,用Ozawa方法计算得到的活化能从10.52kJ/mol变化到12.30kJ/mol,两种处理数据方法的理论虽然存在差异,但活化能的变化趋势相互一致,表明层状硅酸盐的加入对酚醛树脂固化有阻碍作用.     

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。     

风机叶片用环氧树脂的固化动力学研究

通过动态DSC(差示扫描量热法)研究了佳发JH-239、惠利LT-5078A等两种风机叶片用环氧树脂的固化动力学特征温度,并采用Kissinger、Crane法确定它们的固化动力学参数.结果表明:佳发树脂体系的表现活化能为40.60 kJ/mol,惠利树脂体系的表现活化能为45.91kJ/mol,而二者的反应级数分别为...     

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。     

有机锡化合物催化氰酸酯树脂固化反应的研究--(Ⅰ)反应动力学

用傅立叶变换红外光谱(FT-IR)和高效液相色谱(HPLC)法表征了有机锡化合物((H9C4)2Sn(NCO-R-OCN)2)对氰酸酯树脂固化反应的催化作用,并测定了其固化反应动力学。结果表明,在固化反应的凝胶阶段,催化固化反应动力学分别对氰酸酯单体浓度和催化剂浓度表现为一级反应。对于Arocy L-10型氰酸酯,表现活化能Ea-66．1kJ／mol,频率因子InA=11．9;对于双酚A型氰酸酯(BADCy),表现活化能Ea=69．0kJ／mol,频率因子InA=12．6。     

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。     

Free-volume properties and toughening behavior of cyanate ester resin/carboxyl-randomized liquid butadiene-acrylonitrile rubber composites

The toughness of cyanate ester resin (CE) matrix was improved significantly with addition of carboxyl-randomized liquid butadiene-acrylonitrile rubber (CRBN). The curing behavior of the system was studied by differential scanning calorimetric (DSC) and Fourier transform infrared spectrum (FTIR). The results showed that carboxyl groups on the CRBN chain had slight activation effect to CE curing reaction at the beginning of the cure process. Phase separation was the main toughening mechanism for CE/CRBN composites. The existence of micro-size pores induced by small amount of the low weight molecular part of CRBN might be another toughening mechanism. The toughening mechanism was proved powerfully from the aspect of free-volume using positron annihilation lifetime spectroscopy (PALS). PALS is qualitatively sensitive to the existence of pores induced by low molecular weight part of CRBN during curing process.     

T800碳纤维/9518氰酸酯复合材料的性能

通过差示扫描量热（DSC）法研究了9518氰酸酯的固化反应,制定了9518氰酸酯的固化工艺;通过动态热机械分析（DMA）测试、力学性能测试、金相显微镜和SEM等方法研究了T800碳纤维/9518氰酸酯复合材料的受热行为、力学性能、纤维微观形貌和界面特性。结果表明：9518氰酸酯的固化反应只有一个固化反应放热峰,其比较合理的固化工艺为130℃/0.5 h+160℃/0.5 h（加压合模）+200℃/2 h+230℃/2 h。T800碳纤维/9518氰酸酯复合材料的玻璃化转变温度为255℃,其各项力学性能比T700碳纤维/9518氰酸酯复合材料提高均大于10%,室温-湿态力学性能保持率大于83%,200℃的力学性能保持率大于60%。T800碳纤维不规则的截面和表面沿长度方向的沟槽有利于树脂与纤维间形成良好的结合界面。     

CE改性及柔性膜性能

研究了催化剂、固化时间和温度对环氧树脂(EP)或丁腈橡胶(A)改性氰酸酯树脂(CE)固化反应的影响以及CE/A膜性能.不舍催化剂的CE/EP体系160℃不能有效固化,而含有二月桂酸二丁基锡(B)的CE/EP体系能有效固化,且固化反应速度随着B用量增加而提高.CE/A/B体系的固化程度随着固化时间延长和温度升高而提高.C...     

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。      

固化条件对改性CE体系的固化和性能的影响

研究了不同固化条件对氰酸酯树脂（CE）/环氧树脂（EP）（60/40）体系和CE/EP/丁腈橡胶（A）（71/4/25）体系的固化反应以及CE/EP（60/40）和CE/EP/A（71/4/25）膜性能的影响。CE/EP和CE/EP/A体系固化程度随加热时间延长和温度升高而提高。CE/EP膜柔韧性差。随着加热温度升高,...     

Preparation and properties of hollow silica tubes/cyanate ester hybrids for high-frequency copper-clad laminates

A novel kind of hollow silica tube (HST)/cyanate ester (CE) hybrid with high thermal, mechanical, and dielectric properties for high-frequency copper-clad laminates (CCLs) was successfully developed. The curing behavior, the chemical structure of cured networks, and typical performance of HST/CE hybrids were systematically evaluated and compared with that of CE resin. Results disclose that the addition of HST into CE resin can obviously not only catalyze the curing of CE, but also change the chemical structure of resultant networks, and thus result in significantly improved mechanical, thermal, and dielectric properties. The hybrid with 0.7 wt% HST exhibits very good toughness; its impact strength is about 2.2 times of that of CE resin. The outstanding integrated properties show that HST/CE hybrids can be used as high performance structural and functional materials, especially high-frequency CCLs.     

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.     

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。     

酚酞基聚醚酮/环氧树脂/氰酸酯半互穿聚合物的制备及性能

采用热熔法制备环氧树脂(EP)/氰酸酯树脂(CE)/酚酞基聚醚酮(PEK-C)半互穿网络聚合物。利用三点弯曲法测定了固化物的力学性能,通过动态力学分析(DMA)研究了固化物玻璃化转变温度(Tg)及储存模量变化规律;用扫描电镜(SEM)对断面进行了观察。结果表明,在Tg和弯曲性能基本保持不变的情况下,PEK-C能有效地改善固化物的韧性。当PEK-C的加入量为15%(质量分数,下同)时,断裂韧性KIC和GIC值可分别提高20%和50%,归功于此时固化物形成双连续相结构。但是随着PEK-C含量的增加,固化物初始分解温度略微下降,这可能与交联密度的少量降低有关。