环氧粉末涂料的固化动力学和固化工艺的研究

采用非等温示差扫描量热法(DSC)研究了E-12/双氰胺(固化剂)和E-12/双氰胺/2-甲基咪唑(促进剂)体系的固化反应动力学。采用Kissinger法和Crane公式对DSC数据进行处理,获得了固化反应动力学参数,应用热重分析(TGA)研究了固化产物的热稳定性。结果表明:双氰胺、2-甲基咪唑的最佳用量分别为环氧树脂质量的4%和0.4%,最佳固化条件为160℃/15min。E-12/双氰胺体系和E-12/双氰胺/2-甲基咪唑体系的表观活化能分别为105.12kJ/mol和70.62kJ/mol,固化反应级数n=0.92。起始分解温度约为410℃,促进剂2-甲基咪唑的加入对体系热稳定性没有影响。     

糠醇缩水甘油醚稀释的环氧体系的性能研究

通过力学性能和热性能测试研究了糠醇缩水甘油醚(FGE)稀释的双酚A环氧树脂(DGEBA)体系的固化性能和固化反应动力学。通过Málek自催化机理模型求得添加10%FGE的DGEBA与脂肪族聚酰胺固化剂的固化反应平均活化能为64.66kJ/mol,低于苄基缩水甘油醚(BGE)稀释体系。以FGE稀释的固化产物的拉伸强度达到62.93MPa,比BGE体系高出20%左右。拉伸伸长率达4.66%,是BGE体系的4倍左右。添加FGE的固化物冲击强度达36.17MPa,比BGE体系高出约70%左右。使用FGE和BGE的环氧固化物的玻璃化转变温度分别为46.32℃和52.36℃。FGE和BGE体系固化物的5%的热失重温度分别为260.79℃和194.59℃。FGE是1种良好的环氧树脂稀释剂。     

含氮杂环二胺固化双酚F环氧胶粘剂的研究

以1,2-二氢-2-(4-氨基苯基)-4-[4-(4-氨基苯氧基)-苯基]-二氮杂萘-1-酮(DHPZ-DA)为固化剂,采用示差扫描量热法(DSC),TGA,红外光谱及剪切强度测试研究了双酚F环氧树脂/DHPZ-DA粘接体系固化行为及耐热性。由Kissinger和Ozawa方法计算得到固化体系的表观活化能分别为80.1 kJ/mol和84.3kJ/mol。由Crane方程求得的表观反应级数为0.93。该胶粘剂体系Tg>200℃,当双酚F环氧树脂与DHPZ-DA固化剂的物质的量比为10∶4时,其室温剪切强度与150℃老化24 h后的剪切强度均大于12 MPa,表现出良好的耐热性。     

脂环族环氧树脂/酸酐体系固化促进剂的研究

利用示差扫描量热仪研究了乙酰丙酮铝、三苯基膦、2-乙基-4-甲基咪唑(2E4MZ)等3种促进剂在脂环族环氧树脂(UVR-6103)/甲基六氢邻苯二甲酸酐(MHHPA)体系中的固化行为,通过Ellerstien方程计算得到了UVR-6103/MHHPA体系在3种促进剂作用下的固化动力学参数,其表观活化能分别为48.6,69.2,90.2kJ/mol,反应级数分别为0.96,2.09和1.60。     

聚酰胺酸/环氧树脂的固化动力学研究

在高沸点的DMAc(N,N′-二甲基乙酰胺)溶液中制备了环氧树脂/聚酰胺酸(EP/PAA)共混物。采用非等温DSC(差示扫描量热)法研究了EP/PAA体系的固化动力学及其固化工艺,并通过Kissinger法、Ozawa法和Crane法计算出该体系的动力学参数。结果表明:该EP/PAA体系的固化条件为"100℃/2 h→120℃/2 h",后处理工艺为140℃/2 h;其平均表观活化能为61.15 kJ/mol,反应级数为0.95,近似于1级反应;升温速率不同时,EP/PAA固化体系的频率因子(A)、峰温时的反应速率常数(KP)均不相同。     

聚醚胺/酚醛胺-环氧树脂体系的固化动力学研究

采用示差扫描量热法(DSC)研究了以聚醚胺/酚醛胺为固化剂的环氧树脂体系固化反应,在25~230℃范围内以不同的升温速率(5℃/min、10℃/min、15℃/min、20℃/min)对该体系的固化动力学参数分析。由Kisserger方程求得该体系固化反应的表观活化能为61.76 kJ/mol,频率因子A为7.1×107s-1;由Crane方程得出固化反应级数为1.116;并建立了固化动力学方程:-da/dty=k(1-a)1.116,其中。k=7.1×107exp(-7 429/t)。     

1,2-环己烷二甲酸二缩水甘油酯/改性脂环胺的固化

采用非等温示差扫描量热法(DSC)对1,2-环己烷二甲酸二缩水甘油酯/改性脂环胺固化剂(DGCHD/1618)体系的固化动力学进行了研究,通过Kissinger和Crane方程求得了固化反应的表观活化能Ea和反应级数n,由T-β外推法求得体系的起始固化温度、恒温固化温度和后处理温度。结果表明,DGCHD/1618体系固化反应的表观活化能Ea为47.01 k J/mol,反应级数n为0.914,体系的最佳固化温度分别为40℃、79℃和185℃。     

环氧树脂/苯乙烯-马来酸酐共聚物体系固化动力学研究

用示差扫描量热仪(DSC)对环氧树脂/苯乙烯-马来酸酐共聚物/甲基咪唑体系的固化反应过程进行了分析,并用Kissinger和Ozawa方法分别求得固化反应的表观活化能ΔE为58.27 kJ/mol和64.93 kJ/mol;根据Crane理论计算得到该体系的固化反应级数n=0.85,为该环氧树脂体系的固化工艺确定提供理论依据。     

雷达吸波涂料用混合环氧树脂固化动力学研究

采用傅里叶红外光谱法(FT-IR)和示差扫描量热法(DSC)对雷达吸波涂料用混合型环氧树脂的固化反应历程进行了研究.由温度-升温速率外推法确定了该体系的起始固化温度、峰顶固化温度和终止固化温度为分别为60.55℃、97.0℃和131.79℃,为固化工艺的确定提供了依据;由Kisserger方程求得共聚体系固化反应的表观活化能为65.6kJ/mol;根据Crane理论求得固化反应级数为0.91,接近于1级反应;通过Arrhenius公式求得不同升温速率下固化反应的速率常数K,随着升温速率的升高,K值由0.276增大到0.983,反应速度显著加快.     

酚醛型环氧树脂/双酚A型氰酸酯树脂体系固化动力学的研究

应用差示扫描量热分析(DSC)对不同比例的酚醛型环氧树脂/双酚A型氰酸酯树脂体系固化动力学进行了研究,并通过Kissinger法、Ozawa法和Crane法求得了体系的固化动力学参数。结果表明,当环氧树脂与氰酸酯的摩尔比为2∶1时,由Kissinger法和Ozawa法计算得到的表观活化能在体系中最小,分别为49.05 kJ/mol和54.86 kJ/mol,Crane方程求得的表观反应级数为1~2。     

风电叶片用环氧树脂固化体系动力学研究

以三乙醇胺、BH-1、2-乙基-4-甲基咪唑(2,4-EMI)和2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚(DMP-30)为促进剂,采用非等温DSC(差示扫描量热)法研究了四种不同环氧树脂(EP)/酸酐体系的固化反应动力学和固化工艺,并采用Ozawa法、Kissinger法和Crane法计算出不同固化体系的动力学参数。结果表明:四种固化体系的活化能分别为25.75、20.93、29.29、33.59 kJ/mol,反应级数均小于0.9(近似于1级反应);固化工艺为"80℃/2 h→100℃/2 h→120℃/2 h";DMP-30/EP/酸酐固化体系的黏度特性和反应特性完全满足风电叶片用复合材料对树脂基体的要求。     

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。     

封闭型异氰酸酯的解封动力学研究

分别以咪唑、3,5-二甲基吡唑作为封闭剂对异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)封闭,合成了2种封闭型异氰酸酯,采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和核磁共振波谱分析了封闭产物的结构特征,通过热重分析(TGA)研究了封闭产物的热分解反应动力学。结果表明,两种封闭剂都对异氰酸酯实现了全封闭。通过Kissinger和FWO方程求得咪唑封闭型异氰酸酯的活化能分别为65.1 k J/mol和65.8 kJ/mol,3,5-二甲基吡唑封闭型异氰酸酯的活化能分别为84.3 kJ/mol和75.3 kJ/mol。咪唑、3,5-二甲基吡唑封闭异氰酸酯的初始解封温度分别为139.1℃、140.8℃。     

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%。     

脲衍生物对环氧树脂/双氰胺体系促进作用的研究

对比了不同结构的脲衍生物[3-(3-氯-4-甲基苯基)-1,1-二甲基脲(A)、3-(3,4-二氯苯基)-1,1-二甲基脲(B)、3-(4-氯苯基)-1,1-二甲基脲(C) ]对环氧树脂/双氰胺体系的促进作用。利用差示扫描量热仪和傅里叶变换红外光谱研究了3种环氧树脂/双氰胺/脲体系的反应活性和固化反应动力学。结果表明,体系A的最佳配比为：环氧：双氰胺：脲A=100：6：4（质量比,下同）,130 ℃时40 min就可以完全固化,其表观活化能（Ea）=64.66 kJ/mol,反应级数（n）=0.897;体系B的Ea=71.68 kJ/mol,n=0.930;体系C的Ea=71.03 kJ/mol,n=0.928;3种体系配制的胶液的室温剪切强度均大于20 MPa,体系A的粘接强度达到24.98 MPa。     

BDPM/St/MA三元共聚物固化环氧树脂的研究

采用N-[(4-溴-3,5-二氟)苯基]马来酰亚胺/苯乙烯/马来酸酐(BDPM/St/MA)三元共聚物作为固化剂固化E-44环氧树脂,通过示差扫描量热法(DSC)对该体系的固化行为及非等温固化动力学进行了研究。通过Kissinger法计算得到的表观活化能为40.15 k J/mol,指前因子为1.19×10~4;通过Ozawa法计算得到的表观活化能为45.23 k J/mol。对固化后的环氧树脂E-44的热分析表明,BDPM/St/MA固化材料的初始分解温度,20%热失重温度和550℃时的残余质量分别比甲基四氢苯酐固化体系高32.1℃,17.2℃和13.5%。BDPM/St/MA三元共聚物能够较好地改善环氧树脂的热稳定性。     

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。     

促进剂种类对EP/PN体系固化反应动力学的影响

在一定比例的环氧树脂(EP)和线型酚醛树脂(PN)固化剂中加入丁酮溶解好的促进剂,制备了EP/PN体系。研究了不同促进剂对于EP/PN体系的固化反应动力学的影响。研究结果表明,2-乙基-4-甲基咪唑(2E4MZ)和三苯基膦(TPP)均可加速EP/PN体系的固化。使用外推法确定两体系的凝胶温度、固化温度和后处理温度等特征温度,发现2E4MZ促进的固化体系其凝胶温度较低,而固化温度和后处理温度略高。同时利用Kissinger方程和Ozawa方程计算出2E4MZ促进体系的平均表观活化能为74.92 kJ/mol,TPP促进体系的平均表观活化能为78.59 kJ/mol。     

环氧改性氰酸酯树脂固化动力学的研究

采用示差扫描量热法(DSC)对缩水甘油醚类环氧树脂(E-51)与脂环族环氧树脂(R-122)共同改性的双酚A型氰酸酯(BADCy)树脂的固化反应历程进行了研究。由Kisserger方程求得共聚体系固化反应的表观活化能为60.5 kJ/mol,根据Crane理论求得固化反应级数为0.89,接近于1级反应。该体系起始固化温度为132.1℃,峰顶固化温度为168.7℃,终止固化温度为246.0℃。研究表明,环氧树脂可促进BADCy的固化,改性体系可在177℃以下实现较完全固化。     

乙酰丙酮镍催化含硅芳炔树脂的固化反应行为

通过凝胶时间测定、差示扫描量热分析、FT-IR分析研究了乙酰丙酮镍催化含硅芳炔树脂体系的固化反应行为,并计算了反应动力学参数. 结果表明,乙酰丙酮镍对含硅芳炔树脂固化有显著的催化作用,加入0.2%(w)乙酰丙酮镍可较大幅度降低树脂固化反应的活化能和温度,初始固化温度降低约35℃,固化反应活化能为104.2 kJ/mol,比含硅芳炔树脂的固化活化能(121.2 kJ/mol)低;乙酰丙酮镍催化含硅芳炔树脂可发生Glaser偶合、Strauss偶合、环三聚、Diels-Alder和固化反应;树脂固化物保持优异的热稳定性,在氮气气氛下5%失重温度为620℃, 1000℃时残留率为87.8%.