海因环氧树脂/HHPA体系的制备与性能

合成了海因环氧树脂,采用红外光谱和核磁共振进行了表征,以六氢苯酐(HHPA)为固化剂,制备了海因环氧树脂/HHPA体系,研究了海因环氧树脂/HHPA体系的固化反应性及其固化物的性能。结果表明:树脂体系在升温速率为10℃/min的条件下,在90～210℃有一放热峰,峰值温度为152.5℃;100℃下的凝胶时间大于42min,在140℃下为8min;树脂浇铸体的氧指数为23,抗弯强度为122MPa,弯曲模量为2.7GPa,冲击强度为14.9kJ/m2。     

碱性EP_b-POSS增韧E-51/DDS环氧树脂的研究

以KH560在碱性条件下水解缩合制备的环氧基倍半硅氧烷(EPb-POSS)为改性剂,对双酚A型环氧树脂(E-51)/4,4′-二氨基二苯砜(DDS)进行改性,制备EPb-POSS/E-51/DDS改性树脂体系,研究该树脂体系的固化工艺和不同含量的EPb-POSS对改性树脂体系力学性能和热稳定性的影响。结果表明,EPb-POSS对改性树脂的固化工艺及其刚性影响不大,但是能显著提高其韧性。POSS含量为1.0%(质量分数)时,改性树脂的冲击强度达到49.2kJ·m2,提高了90.0%,并表现为明显的韧性断裂;弯曲强度132.8MPa,略有提高;初始分解温度378.0℃,提高了26.0℃。     

液晶环氧树脂增韧改性E-51树脂体系性能研究

目的研究液晶环氧树脂含量对E-51树脂体系固化性能和力学性能的影响。方法采用动态DSC法,研究了液晶环氧树脂对固化反应性的影响;采用力学性能测试和扫描电镜的方法,研究了液晶环氧树脂对固化物力学性能的影响,及其增韧机理。结果液晶环氧树脂含量越高,树脂体系固化反应越快。液晶环氧树脂的加入使冲击强度、弯曲强度和拉伸强度均得到提高。结论液晶环氧树脂质量分数为7%的配方,冲击强度和弯曲强度最高;质量分数为10%的配方拉伸强度最高。     

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。     

端羧基液体丁腈橡胶改性海因环氧树脂性能研究

目的 采用端羧基液体丁腈橡胶(CTBN)对海因环氧树脂进行增韧改性。方法 通过热熔法将不同份数的CTBN添加到海因环氧树脂中，以4,4''–二氨基二苯甲烷为固化剂制备了改性环氧树脂，通过固化动力学研究确定了其固化工艺，考察CTBN用量对改性树脂体系的反应活性、力学性能、热性能以及断面微观形貌的影响。结果 随着CTBN的加入，改性树脂的固化放热峰向高温方向偏移。CTBN可显著提高树脂体系的断裂伸长率和冲击强度，其热性能基本保持不变。改性树脂的断面呈现两相“海岛”结构。结论 CTBN对海因环氧树脂有明显的增韧作用，制备的改性树脂体系可用于金属防腐涂料和胶黏剂等材料。     

大环化合物的合成及对环氧树脂的增韧改性

以4,4’-二氟-二苯砜、双酚芴和双酚A为原料,碳酸钾为催化剂,通过"假高稀"条件设计合成了大环化合物MCO-1和MCO-2。通过高分辨质谱、核磁共振氢谱和红外光谱证实其结构。MCO-1和MCO-2在多种有机溶剂中具有良好的溶解性能。将2种大环化合物与E44型环氧树脂以4,4’-二氨基-二苯砜(DDS)为固化剂进行共混固化。改性后的环氧树脂体系耐热性和力学性能提升,2种改性树脂的5%热失重温度为405℃,比E44提升4%;E44/MCO-1体系的冲击强度和弯曲强度分别提升了62.6%和18.8%; E44/MCO-2体系的冲击强度和弯曲强度则提升了22.8%和6.7%。提供了利用大环化合物增韧环氧树脂的思路。     

直链端羧基聚酯酰胺树脂增韧改性环氧树脂

以己二酸、三乙二醇、尿素和顺酐为原料合成了直链端羧基聚酯酰胺树脂,并用其改性双酚A型环氧树脂。通过扫描电镜表征了环氧/酸酐固化体系冲击断面形貌,通过力学性能、差示扫描量热分析、热失重测试,探讨了聚酯酰胺树脂对环氧树脂性能的影响。结果表明,制得的聚酯酰胺树脂与环氧树脂形成了均相体系,改性环氧/酸酐固化体系韧性断裂特征明显;改性后环氧树脂固化速率和弯曲强度降低,热稳定性和冲击强度提高。当己二酸、三乙二醇、尿素和顺酐的摩尔比为10∶8∶2∶2时,聚酯酰胺树脂改性环氧/酸酐固化体系的冲击强度最高,为26.5kJ/m2。     

HKT800碳纤维/AG80环氧树脂复合材料制备及性能

对HKT800碳纤维表面形貌、元素、官能团等进行了表征分析;对AG80环氧树脂配方体系进行了优化;然后对HKT800碳纤维/AG80环氧树脂复合材料的力学性能及界面情况进行了测试分析。结果表明,HKT800碳纤维具有比较高的表面活性,表面元素的O/C、N/C比例分别达到了25.2%,4.5%,活性与非活性碳原子之比达到0.91;质量比为100∶30∶3时,AG80/DDS/BF3·MEA树脂体系能够在150℃的工艺条件下固化;HKT800碳纤维/AG80环氧树脂复合材料0°拉伸、弯曲和压缩强度分别达到2 682,1 874和1 639 MPa,层间剪切强度为110 MPa。     

全规立构聚（苯基-乙二醇基醚）改性环氧树脂研究Ⅱ环氧树脂的增韧

1种半结晶聚合物，全规聚（苯基-乙二醇基醚）（i-PPGE）被用来改性环氧树脂（1，8二氨基-p-甲烷（MNDA）和4，4’-二氨基二苯砜（DDS）用作固化剂）。在MNDA固化的树脂中，当树脂混有5％的i-PPGE时，分散相为直径0.5-1．0um的环形颗粒。在DDS固化的树脂中，分散相的粒径分布更密。这种区别归因于固化剂的反应活性以及固化机理不同。通过动力学分析，发现在MNDA固化体系中，i-PPGE比DDS固化体系的结晶度更低，尽管用这2种固化剂固化的改性树脂在形态和微观结构上有明显区别，但i-PPGE的增韧效果是相似的。当掺入5％的增韧剂后，分别用DDS和MNDA固化的树脂，其临界应力密度因子（KIC）分别提高了54％和53％。i-PPGE和典型的增韧剂端羧基丁腈橡胶在增韧环氧树脂的效果上是一致的。i-PPGE的优势在于对树脂的模量以及玻璃化转变温度的影响较小，但这种改性剂引起弯曲强度的下降。     

树脂膜熔渗(RFI)工艺用环氧树脂/DDS体系的研究

树脂膜熔渗(Resin Film Infusion,RFI)工艺以其低成本,适合制造大型、复杂型面、带加强筋的结构件等优点受到越来越多的关注.本文对适合RFI工艺要求用树脂膜的制备及性能进行了研究.实验证明在室温下,体系配方为:双酚F型环氧树脂(BPFEP):DDS:PES=95:34.3:5时树脂的成膜性和韧性非常好.DSC方法和凝胶时间确定熔渗温度为120℃,固化工艺为150℃/2h 180℃/2h.采用RFI方法制备了GF/EP和CF/EP复合材料层合板,并对力学性能和Tg(DMA方法)进行了测试.前者层间剪切强度、弯曲强度分别达到52.1MPa和432MPa,树脂含量达到39.6%,Tg为166·1℃.后者的层间剪切强度、弯曲强度分别为66.1MPa和862MPa,树脂含量达到30.7%,Tg为164.0℃.     

环氧化合物上浆处理的MWCNTs对MWCNTs/环氧树脂复合材料性能的影响

利用氨基化多壁碳纳米管(MWCNTs-NH2)与环氧化合物苄基缩水甘油醚(EP 692)和十二-十四烷基缩水甘油醚(EP AGE)反应,通过球磨工艺制备了两种不同分子结构环氧化合物上浆处理的多壁碳纳米管(MWCNTs)MWCNTs-692和MWCNTs-AGE。将均为1wt%的MWCNTs-NH2,MWCNTs-692和MWCNTs-AGE分别添加到二氨基二苯甲烷(DDM)固化双酚A二缩水甘油醚(DGEBA)环氧树脂体系中,分析了三种MWCNTs对树脂体系黏温关系、固化动力学、热力学性能和弯曲性能的影响。FT-IR,TGA和XPS测试表明,EP 692和EP AGE通过共价键接枝到碳纳米管的表面。与MWCNTs-NH2相比,MWCNTs-692和MWCNTs-AGE可以有效提高碳纳米管在环氧树脂基体中的分散性和相容性,减少纳米粒子对树脂体系黏度和固化动力学的影响。此外,添加上述三种碳纳米管都可以改善纯环氧树脂体系的储能模量和弯曲性能,其中经过含有刚性分子结构上浆剂处理的MWCNTs-692增强效果最为显著。添加1wt%MWCNTs-692后,MWCNTs-692/环氧树脂复合材料的常温储能模量提高了30.6%,弯曲强度和模量分别提高了18.8%和22.5%。     

快速固化环氧树脂及其碳纤维/环氧复合材料性能

采用双酚A型环氧树脂（DGEBA）、改性咪唑（MIM）及改性脂肪胺（MAA）研制快速固化树脂体系。分别利用DSC和流变仪测试了树脂体系的固化特性与流变行为,优选了树脂配方。采用真空辅助树脂灌注工艺（VARIM）制备了快速成型的碳纤维/环氧复合材料层板,考察了层板的成型质量和力学性能,并与常规固化的层板性能进行了对比。结果表明：采用优选的树脂配方,120 ℃下树脂在5 min内固化度达95%,碳纤维/环氧复合材料层板成型固化时间可控制在13 min以内,固化度达95%以上,并且没有明显缺陷;与常规固化相比（固化时间大于2 h）,快速固化碳纤维/环氧复合材料层板的弯曲性能和耐热性能降低幅度较小。     

含磷双环戊二烯酚醛固化剂的合成及固化环氧树脂的性能

合成了一种含磷酚醛型环氧树脂固化剂DCPD-DOPO,通过红外光谱和核磁共振谱对其化学结构进行了表征,采用凝胶渗透色谱测量了其相对分子质量。以DCPD-DOPO、苯酚型酚醛树脂(PF8020)或其复合物为固化剂,双酚A环氧树脂(DGEBA)为基料,制备了不同磷含量的阻燃环氧树脂。通过热重分析、差示扫描量热分析研究了环氧树脂固化物的热性能和阻燃性能;通过极限氧指数(LOI),垂直燃烧实验和锥形量热法研究了固化后环氧树脂固化物的燃烧特性。结果表明,DCPD-DOPO固化的环氧树脂的LOI可达31.6%,垂直燃烧性能达到UL94 V-0级,玻璃化转变温度(T_g)为133℃。采用DCPD-DOPO与PF8020复合物固化的环氧树脂的T_g提高到138℃以上,LOI值略有降低,但仍能通过UL 94V-0测试。DCPD-DOPO与PF8020添加DCPD-DOPO后,复合固化的环氧树脂的热释放速率峰值及总释热量较PF8020固化的环氧树脂大幅度降低。此外,还用Kissinger法对环氧树脂固化反应动力学进行了研究。     

水性上浆剂对碳纤维表面及碳纤维/环氧树脂复合材料界面性能的影响

以4,4'-亚甲基双(异氰酸苯酯)(MDI)为扩链剂, 将Triton X-100(TX-100)引入到双酚A二缩水甘油醚(DGEBA) 中, 设计合成水性碳纤维上浆剂(DGEBA-MDI-TX-100), 并利用合成的水性上浆剂对碳纤维表面进行改性。在此基础上, 以环氧树脂为基体, 制备碳纤维/环氧树脂复合材料, 研究了水性上浆剂改性碳纤维对碳纤维表面性能及其复合材料界面性能的影响。结果表明:与未经处理的碳纤维相比, 经过上浆剂改性后的碳纤维润湿性能得到了较大的提高, 与环氧树脂的接触角下降了 9.1%;与环氧树脂复合后制备的复合材料的界面剪切强度提高了64.7%。      

Development and characterization of active nanocomposites with embedded shape memory alloy wires

Active nanocomposites of epoxy resin containing bentonite clay and shape memory alloy (SMA) were made to evaluate the thermomechanical behavior in the range of phase transformation of shape memory alloy during heating. The epoxy resin system studied was prepared using bifunctional diglycidyl ether of bisphenol A (DGEBA), crosslinking agent diaminodiphenylsulfone (DDS), purified bentonite organoclay (APOC) and thin Ni‐Ti shape memory alloy wires. The evaluated ratio DGEBA/DDS was 100:40, for the epoxy resin/clay system was 100:1 and the shape memory alloy volumetric fraction of Ni‐Ti wires were 1.55%; 2.56%; 3.57% and 4.54%. The formation of nanocomposite was confirmed by X‐ray diffraction analysis. Phase transformation of the shape memory alloy wires were determined by differential scanning calorimetry (DSC). Specimens of the active nanocomposites were characterized mainly by dynamic mechanical analysis (DMA). According to the DMA results was evidenced a significant increase in glass transition temperature and storage modulus when 1 parts per hundred resin of clay is added to epoxy resin. A recover of storage modulus was observed in the active nanocomposite during heating in the range of the phase transformation of Ni‐Ti shape memory alloy wires when the volumetric fraction is above 3.5%.     

Poly(ether ether ketone) with pendent methyl groups as a toughening agent for amine cured DGEBA epoxy resin

A diglycidyl ether of bisphenol-A (DGEBA) epoxy resin was modified with poly(ether ether ketone) with pendent methyl groups (PEEKM). PEEKM was synthesised from methyl hydroquinone and 4,4′-difluorobenzophenone and characterised. Blends of epoxy resin and PEEKM were prepared by melt blending. The blends were transparent in the uncured state and gave single composition dependent T _g. The T _g-composition behaviour of the uncured blends has been studied using Gordon–Taylor, Kelley–Bueche and Fox equations. The scanning electron micrographs of extracted fracture surfaces revealed that reaction induced phase separation occurred in the blends. Cocontinuous morphology was obtained in blends containing 15 phr PEEKM. Two glass transition peaks corresponding to epoxy rich and thermoplastic rich phases were observed in the dynamic mechanical spectrum of the blends. The crosslink density of the blends calculated from dynamic mechanical analysis was less than that of unmodified epoxy resin. The tensile strength, flexural strength and modulus were comparable to that of the unmodified epoxy resin. It was found from fracture toughness measurements that PEEKM is an effective toughener for DDS cured epoxy resin. Fifteen phr PEEKM having cocontinuous morphology exhibited maximum increase in fracture toughness. The increase in fracture toughness was due to crack path deflection, crack pinning, crack bridging by dispersed PEEKM and local plastic deformation of the matrix. The exceptional increase in fracture toughness of 15 phr blend was attributed to the cocontinuous morphology of the blend. Finally it was observed that the thermal stability of epoxy resin was not affected by the addition of PEEKM.     

形状记忆氢化双酚A型环氧树脂的制备与性能

为研究聚丙二醇二缩水甘油醚(JH-230)对热固性形状记忆环氧树脂基本性能的影响,将异佛尔酮二胺(IPDA)与具有不同分子量比的氢化双酚A型环氧树脂(AL-3040)、聚丙二醇二缩水甘油醚(JH-230)共混,经完全固化制备出一种新型的形状记忆氢化双酚A型环氧树脂。借助傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、差示扫描量热仪(DSC)、动态热机械分析仪(DMA)和拉伸-回复形状记忆测试分析了热固性形状记忆环氧树脂的分子结构以及JH-230对固化体系玻璃化转变温度、储能模量和形状记忆性能的影响。研究表明,JH-230可以增加固化体系链段的柔韧性;固化体系的玻璃化转变温度与动态模量随JH-230含量的增加而降低;该形状记忆氢化双酚A型环氧树脂体系具有良好的形状记忆性能,且形变完全回复时间随JH-230含量的增加而延长。     

The effect of hyperbranched polyester and zirconium slag nanoparticles on the impact resistance of epoxy resin thermosets

A hyperbranched polyester (HBP) was synthesized through a polymerization of AB₂ approach with succinic anhydride and diethanolamine. The effect of HBP and Zirconium slag nanoparticle (ZSN, a kind of solid waste in Zirconium industry) content on the toughness enhancement and morphology of diglycidyl ether of bisphenol A epoxy resin (DGEBA) thermosets was studied. The results indicated that HBP can greatly improve the impact strength (IS) of epoxy thermosets, but the flexural strength (FS) was decreased with increasing the HBP content. The IS of epoxy thermosets modified with ZSN was also improved, and the FS decreases as increase of ZSN. The thermosets modified with both HBP and ZSN showed excellent IS and FS. The toughening enhancement mechanism was also discussed.