原位生成SiO_2改性硼硅酚醛树脂的合成与性能研究

在合成酚醛树脂的过程中引入有机硅预聚物和硼酸,制得硼硅酚醛树脂,并在此基础上加入正硅酸乙酯,原位水解生成SiO 2,进一步改性了硼硅酚醛树脂。分别考查了有机硅预聚物、硼酸和正硅酸乙酯加入量对改性酚醛树脂粘接强度的影响。通过IR考查了改性树脂的结构,硼氧键和硅氧键成功地引入到酚醛树脂中。还通过DSC和不同条件下粘接强度的测试考查了改性树脂的固化性能,确定了其固化工艺。空气气氛中的热重分析则表明改性酚醛树脂初始分解温度为475℃,1 000℃残炭率为21%,耐热性明显优于普通酚醛树脂。     

有机硅硼改性环氧树脂胶粘剂的研制

以环氧树脂(EP)和有机硅硼改性EP预聚物为主体材料,研制出一种可室温固化、高温使用且固化压力仅为接触压力的胶粘剂。并通过SEM、热重分析法和力学性能测试等手段对该胶粘剂的性能进行了研究。实验结果表明,有机硅硼改性EP预聚物与纯EP相容性很好,有机硅硼的加入明显提高了EP的韧性、耐热性和力学性能(尤其是高温时的剪切强度);当m(EP)∶m(有机硅硼改性EP预聚物)=100∶40时,剪切强度为14.84 MPa(20℃)和4.88 MPa(100℃),与未改性前相比,高温时的强度损失率由改性前的81.0%降低至67.1%;该胶粘剂可在100℃时长期使用,短期可耐150℃的高温。     

硼改性酚醛树脂的合成与性能

利用半成品酚醛树脂粉与硼酸直接混合,然后固化得到硼含量不同的硼酚醛树脂,并用傅里叶红外光谱、热重分析和冲击试验等方法对其性能进行了分析。红外分析结果表明,硼酸与酚醛树脂中的酚羟基、苄羟基发生了反应,生成了新的交联键。热分析结果发现,在酚醛树脂中加入硼酸能提高树脂的耐热性,当硼酸加入量为10%时达到最高值。硼酚醛树脂的冲击强度先随硼酸加入量的增大而增加,在5%时达到最大值,然后下降。     

有机硅钛改性环氧树脂的制备及粘接性能研究

采用二苯基二羟基硅烷(DPDS)与钛酸正丁酯(TBT)合成硅钛预聚物,将硅钛预聚物与环氧树脂接枝反应,制备硅钛环氧树脂。利用IR光谱对有机硅钛改性环氧树脂的结构进行表征。研究了不同硅钛含量环氧/聚酰胺固化体系的粘接性能;利用DSC、TG研究了硅钛含量对硅钛环氧固化体系固化反应温度、热失重温度影响;利用DMA、SEM对硅钛改性环氧树脂体系相态结构进行了分析。结果表明:硅钛树脂会对环氧树脂产生较好增韧作用,硅钛改性树脂固化物的粘接性能、耐水性能、耐热老化性能和高温残炭率都有明显提高。     

聚硅硼氧烷改性环氧树脂的合成和性能研究

采用正硅酸乙酯(ETOS)与硼酸(H3BO3)反应,合成了聚硅硼氧烷(SiOB),再将制备好的聚硅硼氧烷与环氧树脂(EP)进行缩合反应,制备出聚硅硼氧烷改性的环氧树脂,选用低分子聚酰胺650为固化剂进行固化,实验表明工艺可行。通过红外光谱对EP、SiOB及改性后的环氧树脂(SiBP)进行分析和表征,用DSC对改性后的产物进行热力学性能考察,并利用SEM对改性前后的环氧树脂固化物的断截面进行微观检测。研究结果显示,当SiOB加入量为EP的24%～32%(质量分数)时,所制备的环氧树脂涂料具有优异的机械性能、耐热性能及疏水性。     

胺改性硼酚醛树脂的研究

本文研究了甲醛水溶液法合成胺改性硼酚醛树脂的工艺过程及其固化反应机理。结果表明，在合成与固化过程中除生成硼酸酯外还有硼氧配位结构形成；当加入胺后可生成硼酰胺键和硼氮四元环配位结构。由于硼氧，硼氮配位结构的形成提高了树脂的耐水性和耐热氧化能力。     

硼硅双改性酚醛树脂的合成与性能

在反应釜中按一定比例加入苯酚、甲醛和氢氧化钡,加热搅拌2～3 h,然后加入硼酸进行反应;反应产物在0.085 MPa下真空脱水,然后加入有机硅,维持温度在100℃左右反应1～2 h,再经真空脱水,得到粘度适中的含硼硅酚醛树脂(BSPR)。采用FT-IR对BSPR树脂的结构进行分析表明,酚醛树脂的分子链中含有硼氧基团和硅氧基团,BSPR具有明显的高邻位树脂结构。采用TGA对BSPR的耐热性进行测试表明,BSPR有良好的耐热性和阻燃性。     

烯丙基酚醛-双马来酰亚胺树脂胶粘剂的制备及性能研究

采用烯丙基氯与热塑性酚醛树脂反应,制备出烯丙基酚醛树脂,然后加入双马来酰亚胺树脂与烯丙基酚醛树脂共聚制备出烯丙基酚醛-双马来酰亚胺树脂。对改性树脂的结构,固化反应和热失重情况进行了研究,通过加入增韧剂制备出耐高温胶粘剂,研究了增韧剂用量对室温和高温粘接强度的影响,结果表明,胶粘剂室温拉伸剪切强度为21.6MPa,300℃拉伸剪切强度为10.1MPa。     

酚醛树脂/碳化硼/聚硼氮烷复合物的固化行为及其热解性能

酚醛树脂作为一种热固性树脂基体具有广泛的应用。为了满足其作为高性能树脂基体在苛刻条件(耐高温和抗氧化)下的使用,进一步提高酚醛树脂的耐热性能并兼顾其工艺性能显得尤为重要。采用含有无机元素的耐热性聚合物(聚硼氮烷)和碳化硼纳米粒子协同改性酚醛树脂的方法,能够克服单独加入碳化硼导致的酚醛树脂固化温度升高的问题。固化动力学分析表明,加入聚硼氮烷的酚醛树脂改性体系,其固化转化率显著高于同温度下酚醛树脂或碳化硼改性酚醛树脂的转化率。同时,聚硼氮烷和碳化硼协同改性酚醛树脂固化物在高温阶段(800~1000℃)的热解稳定性较改性前有大幅度的提高。通过红外光谱分析了不同热解程度下酚醛树脂及其改性物的结构,进一步阐述了聚硼氮烷和碳化硼协同作用对酚醛树脂改性体系固化行为和热解过程的影响机制。上述采用耐热性活性聚合物和碳化硼陶瓷粒子协同改性热固性树脂的方法,有望在高性能复合材料树脂基体中得到运用。     

酚醛树脂/碳化硼/聚硼氮烷复合物的固化行为及其热解性能

酚醛树脂作为一种热固性树脂基体具有广泛的应用。为了满足其作为高性能树脂基体在苛刻条件（耐高温和抗氧化）下的使用,进一步提高酚醛树脂的耐热性能并兼顾其工艺性能显得尤为重要。采用含有无机元素的耐热性聚合物（聚硼氮烷）和碳化硼纳米粒子协同改性酚醛树脂的方法,能够克服单独加入碳化硼导致的酚醛树脂固化温度升高的问题。固化动力学分析表明,加入聚硼氮烷的酚醛树脂改性体系,其固化转化率显著高于同温度下酚醛树脂或碳化硼改性酚醛树脂的转化率。同时,聚硼氮烷和碳化硼协同改性酚醛树脂固化物在高温阶段（800～1000℃）的热解稳定性较改性前有大幅度的提高。通过红外光谱分析了不同热解程度下酚醛树脂及其改性物的结构,进一步阐述了聚硼氮烷和碳化硼协同作用对酚醛树脂改性体系固化行为和热解过程的影响机制。上述采用耐热性活性聚合物和碳化硼陶瓷粒子协同改性热固性树脂的方法,有望在高性能复合材料树脂基体中得到运用。     

酚酞基聚芳醚砜改性双酚A型氰酸酯预聚体的制备及性能研究

将酚酞基聚芳醚砜（PES-C）与双酚A型氰酸酯（BCE）共混,在一定的条件下使氰酸酯预聚,得到酚酞基聚芳醚砜与双酚A型氰酸酯共混改性预聚体系,借助FT-IR和DSC确定了固化工艺,并用扫描电镜（SEM）对预聚体及其固化物进行表征,测试了改性体系的冲击强度和对铝合金的粘接强度。结果表明,PES-C对CE起到了明显的增韧改性的作用,改性体系固化物具有较好的介电性能,在常温到230℃范围内粘接剪切性能优异（均大于20MPa）。该改性体系可用作一种新型耐高温结构胶黏剂的主体树脂。     

聚氨酯增韧环氧灌封材料的制备与表征

以异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体（PU）与环氧树脂（EP）发生反应,制备了聚氨酯接枝改性环氧灌封材料。FTIR表明异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体与环氧树脂中的仲羟基完全反应,同时考察了活性稀释剂用量对树脂黏度的影响及固化过程中温度的变化。聚氨酯预聚体的加入,使材料的冲击强度和弯曲强度都有所升高,当聚氨酯质量分数为5％时,材料的弯曲强度提高了30%,而冲击强度提高了近200%,玻璃化转变温度没有降低,SEM分析了其增韧机理。     

碱催化2步法制备SiO2/环氧树脂杂化材料的研究

以氨水为催化剂,以二氨基二苯砜(DDS)为固化剂,采用2步法制备二氧化硅/环氧树脂(SiO2/环氧树脂)杂化材料.分析了正硅酸乙酯(TEOS)用量对SiO2/环氧树脂杂化材料化学结构、力学性能和热性能的影响.结果表明,TEOS的加入没有改变固化物的化学结构.拉伸和弯曲模量均随TEOS用量增加先增加后降低,当TEOS质量...     

硅钛酚醛树脂的合成和表征

采用烷氧基硅烷单体和钛酸四丁酯(TBOT)进行水解缩合,制得元素有机硅树脂聚钛硅氧烷(TiSi),再将聚钛硅氧烷与酚醛树脂(PF)进行脱水缩合,制得元素有机硅改性酚醛树脂(TiSiP)。利用红外光谱对得到的TiSi、PF和TiSiP的结构进行了表征,利用TG对TiSiP树脂的耐温性能进行了考察。所合成的树脂经180℃固化3h后,在空气气氛中300℃时开始出现明显的热失重,700℃时的残留率为64%。     

含三嗪结构环氧树脂的固化反应动力学研究

研究了邻甲酚醛环氧树脂／苯代三聚氰胺酚醛树脂的固化反应机理,邻甲酚醛环氧树脂（o—CFER）被固化剂苯代三聚氰胺酚醛树脂（BPR）固化,采用非等温扫描方法研究环氧树脂固化反应,用来确定其固化反应动力学参数以及最佳固化工艺条件。用差示扫描量热仪（DSC）对邻甲酚醛环氧树脂固化体系的固化反应过程进行了分析。采用不同升温速率,用Kissinger方法求得体系固化反应的表观活化能△E=63．6kJ／mol,根据Crane理论计算得到该体系的固化反应级数n=0．899。固化反应起始温度、峰值温度、终止温度分别为Tio=102．95℃、Tpo=132．16℃、Tpf=166．6℃,为确定苯代三聚氰胺酚醛树脂作为固化剂的固化反应条件提供了一定的理论依据。     

仲氨基笼型倍半硅氧烷改性室温固化环氧树脂的研究

采用直接水解法合成了氨丙基笼型倍半硅氧烷(OapPOSS)。为了改善POSS与环氧树脂的相容性和分散性,在OapPOSS基础上制备了仲氨基笼型倍半硅氧烷(SaPOSS),并将其用于E-51/脂肪胺室温固化环氧树脂改性,研究了SaPOSS对环氧树脂力学性能、玻璃化转变温度、介电性能的影响。结果表明:SaPOSS能显著提高树脂的冲击性能和耐热性,降低介电常数和介电损耗。当SaPOSS加入量为3%时,环氧树脂的冲击强度从原来的20.5kJ/m2,提高到了29.7kJ/m2,玻璃化转变温度从113℃提高到117℃,扫描电镜的观测结果与力学性能的变化趋势相一致。当SaPOSS加入量为5%时,介电损耗从原来的0.035降到了0.024,介电常数也有大幅下降。     

缩合物加入工艺对松香改性树脂性能的影响

以松香、辛基酚和甲醛为主要原料,采用二步法合成工艺,合成了松香改性辛基酚醛树脂。对产品进行了FT-IG、GPC表征分析,讨论了酚醛缩合物加入工艺对改性树脂性能的影响。结果表明,酚醛缩合物用量为松香质量的35％,180℃－200℃的温度下,采用匀速滴加方式,合成的改性树脂数均相对分子质量在6000—8000,相对分子质量分布范围（PDI）〈3,黏度11000mPa·s－14000mPa·s（25qC）,正庚烷值8mL／（2g）～10mL/（2g）,产品性能指标满足高档油墨连接料的使用要求。     

汽车用耐高温结构胶的研制

以双组分环氧树脂(EP)为基体树脂、4,4′-二氨基二苯砜(DDS)改性双马来酰亚胺(BMI)为固化剂,采用共混法制备出一种汽车同步器用耐高温结构胶。采用差示扫描量热(DSC)法、热重分析(TGA)法和动态力学分析(DMA)法考察了不同固化工艺和不同配方对结构胶的粘接性能、耐热性能及耐冻融循环性能等影响。结果表明:当m(双组分EP)∶m(预聚体或固化剂)=1.0∶1.0以及采用阶梯升温固化工艺"150℃/1 h→180℃/2 h→200℃/1 h"时,该结构胶具有良好的粘接性能(用于碳纤维与金属间粘接时)和工艺性能,其室温剪切强度为33.9 MPa、180℃剪切强度为23.7 MPa;该结构胶可在低于180℃环境中长期使用,并完全满足汽车同步器的使用要求。     

IPN结构聚氨酯改性环氧树脂的性能研究

采用同步互穿聚合物网络技术制备了聚氨酯改性TDE-85/Me THPA环氧树脂体系,比较了环氧树脂TDE-85/MeTHPA固化体系改性前后力学性能和热稳定性的差异。研究结果表明,加入适量的由不同分子量聚醚二元醇合成的聚氨酯预聚体,对TDE-85/MeTHPA固化体系的力学性能、热稳定性均有所增加;当聚醚二元醇分子量为1000,且合成的聚氨酯预聚体加入量为15%时,同未改性的固化体系相比,该改性体系的拉伸强度和冲击强度分别上升48.0%和115%,分别达到69.39 MPa和23.56 kJ/m2,同时,该改性材料的热稳定性也有较明显的提高,其失重1%的温度T1%为300℃,比未改性的固化体系失重1%的温度高了30℃。     

硅溶胶改性紫外光固化环氧丙烯酸酯胶黏剂的研究

以正硅酸乙酯（TEOS）为无机前驱体,γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷（KH-570）为偶联剂,HCl为催化剂,采用溶胶-凝胶（Sol-Gel）法制得了硅溶胶,并以此硅溶胶对自制的紫外光固化环氧丙烯酸酯（EA）胶黏剂进行改性。通过傅立叶红外光谱（FT-IR）表征了EA的结构,通过热分析以及力学性能测试表征了此复合胶黏剂的热性能以及力学性能。结果表明：硅溶胶的加入显著地提高了环氧丙烯酸酯胶黏剂的耐高低温性能以及热稳定性,当硅溶胶的固体质量为体系总质量的40%时,复合胶黏剂在-196℃、室温、100℃的拉伸剪切强度分别提高了600%、320%、400%;热分解温度提高了50℃。