含金刚烷结构胺类固化剂的制备与性能

以1,3-二溴金刚烷为原料,合成了一种环氧树脂固化剂1,3-二[4-(4-氨基苯氧基)苯基]金刚烷(BAPPA),并采用傅里叶变换红外光谱、核磁共振波谱等对其结构进行了表征,用差示扫描量热分析研究了环氧树脂(E51)/BAPPA体系的固化反应动力学,根据Kissinger方程计算出体系的反应活化能为43.57kJ/mol。对E51/BAPPA固化物的耐湿热性能、动态热机械性能、力学性能、介电性能的表征结果表明,环氧树脂固化物的拉伸强度为98MPa,玻璃化转变温度(Tg)为176.3℃,Td5高达406℃,吸水率、介电常数比相同条件下E51/DDM固化物分别降低了34.9%和15.7%。     

树枝状多酰肼固化剂的制备与性能

有机胺和丙烯酸甲酯进行迈克尔加成反应合成了一系列以有机胺为核的低代树枝状大分子,再与水合肼反应得到相应的树枝状多酰肼作为环氧树脂固化剂。通过核磁(NMR)、固化反应活性和力学性能测试等方法对固化剂结构与性能进行了研究。结果表明,树枝状多酰肼作为环氧树脂固化剂具有良好的中温固化活性(<120℃),固化物无色透明,力学性能优异,拉伸强度最高可达59.17MPa,弯曲强度达197.98MPa,冲击强度达30.2 kJ/m2。     

新型含硅氧烷液体环氧树脂的合成与表征

以四甲基二乙烯基二硅氧烷和间氯过氧化苯甲酸为原料,通过一步氧化反应制备了1种新型含硅氧烷液体环氧树脂(SiO-EP).采用核磁、红外和质谱对该环氧树脂的结构进行了表征.采用示差扫描量热法(DSC)和热失重法(TGA)对SiO-EP/PN固化物进行了热性能分析,发现该树脂的玻璃化转变温度Tg为81℃,N2条件下700℃时燃烧残炭率高达62%.拉伸和弯曲测试表明该树脂具有良好的力学性能,其拉伸强度和弯曲强度分别为72MPa和103MPa.     

含金刚烷结构环氧树脂的合成与性能

以1,3-二(4-羟基苯基)金刚烷(BHPA)和环氧氯丙烷(ECH)为原料,采用二步法合成了低分子量的1,3-二(4-羟基苯基)金刚烷二缩水甘油醚(DGEBAD),采用FTIR、1H-NMR和凝胶渗透色谱(GPC)分别对其结构和分子量进行了表征并滴定得到其环氧值;采用旋转流变仪对其流变性能进行了表征。使用4,4'-二氨基二苯基甲烷(DDM)固化DGEBAD,对固化DGEBAD-DDM树脂体系的力学性能、吸水率和耐热性进行了测试,得到的固化物的拉伸强度为90 MPa,玻璃化转变温度为163℃, 5%热失重温度高达401℃,吸水率比相同条件下环氧树脂E51-DDM固化物降低了31.60%。      

低黏度芳香族超支化环氧树脂对三酚基甲烷型环氧树脂性能的影响

为了降低三酚基甲烷型环氧树脂(TMP)的黏度,通过不同的合成工艺得到了低黏度芳香族超支化环氧树脂(AHBP),采用傅里叶变换红外光谱仪对其表征。将AHBP作为TMP稀释剂,研究了AHBP加入量对TMP/甲基纳迪克酸酐(MNA)体系性能的影响,并与传统稀释剂1,4-丁二醇二缩水甘油醚(BDDGE)进行比较。采用热重分析仪及电子万能试验机对其性能测试。当AHBP含量为15%时,体系黏度为2800 m Pa·s左右,拉伸强度、弯曲强度、冲击强度分别提高了12%,13.2%,40%,起到了增韧效果,热失重5%时温度为313.9℃;而BDDGE/TMP/MNA体系的力学性能及热性能下降显著。结果表明相对于BDDGE,AHBP在不降低TMP力学性能的情况下能较好地降低TMP黏度。     

活性稀释剂苯基缩水甘油醚对BPF/DEDDM固化体系性能的影响

以苯基缩水甘油醚(PGE)为活性稀释剂,3,3′-二乙基4,4′-二氨基二苯甲烷(DEDDM)为固化剂,研究了PGE用量对双酚F环氧树脂(BPF)/DEDDM固化体系黏度、固化特性、固化物力学性能及热性能的影响。结果表明,PGE的加入有效改善了树脂胶液的黏度,当添加质量分数15%时,30℃树脂胶液的黏度为1034mPa.s,降低了74.3%;PGE的加入对固化特性影响较小,反应级数约为0.88;固化物的拉伸强度和断裂伸长率随PGE质量分数的增加而提高,质量分数15%时,固化物的拉伸强度和伸长率分别为35.3MPa和1.16%,比不加PGE时提高了14.8%和13.7%;耐热性能降低,然而当质量分数大于12.5%后趋于稳定,玻璃化转变温度接近123℃。     

防火玄武岩纤维中空织物复合材料的制备及性能

采用手工铺料法制备了水性无机硅树脂/玄武岩纤维中空织物复合材料，在其表面涂覆防火涂料，三次固化制备出防火玄武岩纤维中空织物复合材料。采用电子万能试验机、氧-乙炔烧蚀试验机、热重分析仪表征了复合材料的力学性能、阻燃性能和耐高温性能。详细考察了防火涂料用量和固化工艺对复合材料力学性能和阻燃性能的影响，研究了材料的结构和耐高温性能。结果表明：防火涂料用量为14.5%,第一次固化温度80℃/固化时间5h,第二次固化温度120℃/固化时间4h,第三次固化温度120℃/固化时间1.5h,在上述固化工艺条件下复合材料的力学性能和耐烧蚀性能较好；其拉伸强度、弯曲强度、质量烧蚀率分别为34.97MPa、60.36MPa、61mg/s;复合材料热失重15%的温度为683.9℃;防火涂料的涂覆有助于提升复合材料的耐高温性能。     

新型含萘环结构固化剂的合成及其对联苯型环氧树脂的阻燃性能研究

以1,5-萘二胺和对羟基苯甲酸为原料合成了一种新型含萘环结构的固化剂(GNA),并且用核磁共振氢谱(1 H NMR)确定了物质的结构。通过垂直燃烧法(UL 94V)、热重分析(TGA)、扫描电镜(SEM)、吸水性测试和力学性能测试对不同质量分数添加量的GNA改性联苯型环氧树脂(YX-4000)的阻燃性能、热性能、吸水性和力学性能进行了研究。实验结果表明,随着固化剂GNA含量的增加,固化物的阻燃性能得到了提升,在GNA含量达到15%(质量分数)时,阻燃级别可以达到UL-94V-0级。为了深入研究其阻燃机理,通过TGA和SEM对其燃烧残渣分析发现,固化物的表面有致密的炭层起到隔绝空气的作用,阻止燃烧进一步发生,在20%(质量分数)含量时,800℃的残炭率高达50%。另外通过吸水性和力学性能测试研究发现,与传统阻燃剂相比,固化物阻燃性提高,力学性能和吸水性能下降较小。在15%(质量分数)添加量时拉伸强度和拉伸模量为101 MPa和76GPa,弯曲强度和弯曲模量为29 MPa和26GPa,吸水率为1.626。     

环氧树脂/液晶化合物固化体系形态与力学性能的研究

用偏光显微镜研究了环氧树脂 (EP) 液晶化合物固化体系在固化过程中 ,不同温度、不同反应时间、不同的液晶聚合物加入量下体系的形态变化 ,用力学方法和差热分析仪 (DSC)测试了不同液晶聚合物加入量下固化物的力学性能和玻璃化转变温度 (Tg)。结果表明 :起始固化温度、固化时间、共混方式都对固化体系中液晶的有序结构有较大影响 ,加入不同含量的液晶聚合物 ,均可以使固化物的冲击强度、拉伸强度、弯曲强度、模量和Tg提高 ,其中冲击强度最大提高 3 5倍 ,拉伸强度提高 1 6倍 ,弯曲强度提高 1 2 6倍 ,弯曲模量提高 1 1倍 ,Tg提高 60℃     

原儿茶酸环氧树脂的制备与应用性能测试

环氧树脂质脆需要增韧才能满足应用要求,以天然原儿茶酸(Protocatechuic acid,PA)和环氧氯丙烷为原料,通过两步法反应合成原儿茶酸环氧树脂(PA-EP),并将其作为特种环氧树脂用于双酚A环氧树脂(E-51)的改性研究。采用傅里叶红外光谱仪(FTIR)、核磁共振(1HNMR)、电位滴定仪和黏度仪对产物进行结构表征和性能测试。FTIR和1HNMR分析表明成功合成目标产物,环氧值为0.73 eq/100 g,25℃下黏度为43.2 Pa·s。力学性能分析表明,当PA-EP与E-51质量比为10%时,PA-EP/E-51固化物的力学性能最佳,拉伸强度、弯曲强度和冲击强度比纯E-51分别提升了37.4%、17.2%和82.9%。冲击断面的扫描电子显微镜(SEM)结果表明,10%PA-EP/E-51固化物呈现良好的韧性断裂特征。动态机械分析(DMA)和热重分析(TG)结果表明,随着PA-EP含量的增加,固化物的玻璃化转变温度(Tg)由纯E-51的116.0℃提高到12.5%PAEP/E-51的137.3℃,失重10%的温度和最大分解速率的温度都略微下降,但800℃残渣量由纯E-51...     

不同固化剂复配的耐高温环氧树脂体系性能

环氧树脂本身是一种热塑性树脂,只有加入固化剂,才能发生交联反应生成三维网状结构的热固性树脂,展现出优异的使用性能。因此,固化剂的选择和复配是决定环氧树脂使用性能的关键因素。4,4’-二氨基二苯砜(DDS)是一种应用较为广泛的高温固化剂,但其有着与环氧树脂混合后黏度较大、需要较高反应温度等缺点。文中选用了3,3’-二乙基-4,4’-二氨基二苯甲烷(DEDDM)、4,4’-二氨基二苯甲烷(DDM)、4-甲基1,3-环己二胺(HTDA) 3种固化剂与DDS复配,通过非等温差示扫描量热分析研究了复配固化剂的含量和种类对反应活化能的影响;通过动态力学热分析和热重分析等测试研究了复配固化剂的含量和种类对固化产物热性能的影响。结果表明,复配固化剂DDM摩尔分数为20%时,复合体系的黏度在操作温度80℃时降低了70.4%,平均反应活化能降低了2.99 kJ/mol,玻璃化转变温度仍保持在219℃,符合耐高温树脂的使用要求。综合考虑各方面性能,体系20DDM可用作环氧树脂复合材料体系复配固化剂的首选。     

稀释剂对DDM/E-51环氧树脂体系力学性能的影响

以乙二醇二缩水甘油醚(EGDGE)为活性稀释剂,4,4’-二氨基二苯甲烷(DDM)为固化剂,采用模具浇铸法制备了高力学性能的环氧固化物,详细研究了稀释剂含量对其拉伸、弯曲和冲击强度等力学性能的影响。结果表明,随着稀释剂含量的增加,环氧树脂的拉伸和弯曲强度及模量先增加后减小,添加40%(质量分数,下同)稀释剂时,拉伸和弯曲强度分别达到最大值96.7MPa和168.3MPa,比不添加稀释剂时提高了24.3%和19.2%;拉伸和弯曲模量也分别达到最大值1958.6MPa和3573.9MPa,比不添加稀释剂时提高77.8%和19.8%。添加20%稀释剂时,冲击强度达到最大值37.43kJ/m2,比不添加稀释剂时提高23.1%。     

不同长度脂肪链对含萘环结构环氧树脂的固化动力学的影响研究

为了研究环氧树脂的不同长度脂肪链结构因素对其固化动力学和固化物性质的影响,合成了两种以萘环结构为分子骨架,以酯键链接两条对称的柔性脂肪链结构的环氧树脂,并通过核磁共振氢谱(1 H NMR)和元素分析(EA)对其结构进行了表征。以DDM为固化剂通过Ozawa法计算出R1/DDM和R2/DDM固化体系的反应活化能Ea分别42.34kJ/mol和56.88kJ/mol,并且发现具有长链结构的R1对固化反应有一定的阻碍作用,而短链结构的R2对固化体系有一定的自催化作用。对固化物的热稳定性、玻璃化转变温度(Tg)、拉伸强度、弯曲强度和吸水率进行了测试,研究了它们之间的构效关系。研究结果表明随着环氧树脂脂肪链长度的增加,其固化物的耐热性、玻璃化转变温度和吸水性下降,而力学性能得到了提高。     

新型环氧树脂体系固化动力学及其碳纤维复合材料性能研究

以多官能环氧树脂TDE-85、E-51环氧树脂、活性稀释剂和固化剂为主要原材料，制备了一种中高温固化的环氧树脂。采用非等温差示扫描量热(DSC)法研究树脂固化行为，利用Kissinger和Crane方程求得该树脂的固化反应动力学参数，并使用T-β外推法得到该树脂的最佳固化温度，从而建立了该环氧树脂体系的固化动力学模型。在此基础上，以该树脂为基体，T800碳纤维为增强相，采用缠绕模压工艺制得复合材料单向板及NOL环。利用扫描电镜(SEM)观察复合材料的微观形貌，通过动态机械热分析仪发现T800碳纤维/EP复合材料的储能模量随温度的升高而降低，损耗因子峰值对应的玻璃化转变温度为137℃。复合材料单向板在室温下的拉伸强度为2784MPa, NOL环在350℃下的拉伸强度为1349MPa,其拉伸强度随温度的增加而减小。     

新型碳/聚硅乙炔基防热复合材料的制备与性能

以聚硅乙炔树脂(PMR)为基体制备出了一种新型的碳/聚硅乙炔基防热复合材料(C/PMR),并全面评价了树脂基体的固化性能、耐热性能、以及复合材料的界面性能、力学性能与烧蚀性能。结果表明:PMR固化物具有比酚醛更高的耐热稳定性,其在N2下的5%热失重温度(T5)为608℃,900℃下的残重高达89.7%(酚醛约65%)。复合后,C/PMR单向板的剪切强度为22MPa,织物增强型C/PMR的拉伸强度、弯曲强度和线烧蚀速率分别为187MPa、96MPa和0.46mm/s。     

超支化环氧树脂增韧增强苯并噁嗪树脂

将芳香二元胺型苯并噁嗪(DDM)与全脂肪链超支化环氧树脂(AHEP)按照不同配比进行共混固化,制备出完全相容的DDM/AHEP共混固化物。用傅里叶变换红外光谱和差示扫描量热仪研究了共固化体系的固化物结构特征及其固化反应行为。使用动态热机械性能分析仪表征了共固化体系固化物的热机械性能,结果表明,共混固化物的冲击强度和弯曲模量协同增韧增强。当AHEP添加量为5%(质量分数)时DDM/AHEP固化物的弯曲模量比纯苯并噁嗪树脂提高了11.5%,冲击强度则提高了167%。共混固化物的断面形貌,呈现出原位增韧增强的特征。     

热熔法预浸料用氰酸酯树脂的性能

采用聚醚砜(PES)对氰酸酯树脂改性,制备出PM915树脂。对PM915树脂的工艺性能和固化物性能进行了系统研究,该树脂成膜性和贮存稳定性良好,适用于热熔法预浸料工艺。研究了PM915树脂的流变性能及凝胶时间,树脂在70℃时的黏度为20 Pa·s左右,在120℃条件下可保持黏度稳定时间达115 min,160℃时凝胶时间为40 min。PM915树脂制备过程中部分反应热已释放,其拥有较低的固化放热焓,固化温度为220℃。通过引入热塑性组分PES,PM915树脂的固化收缩率低至0.16%。PM915树脂固化物具有优良的热性能,热失重5%时的温度T_d5=423℃,玻璃化转变温度T_g=276℃,热膨胀系数为4.4×10?5/℃。通过热塑性树脂的改性,引入了柔性基团,进而提高了树脂固化物的韧性,PM915树脂固化物的弯曲强度和弯曲模量分别为139.3 MPa和4.2 GPa,拉伸强度和拉伸模量分别为75.8 MPa和3.8 GPa;扫描电子显微镜（SEM）表征显示PM915树脂固化物为韧性断裂。结果表明,PM915树脂是一种适用于热熔法预浸料的氰酸酯树脂基体,且具有低固化收缩率、高尺寸稳定性和优良耐热性,可应用于卫星等航天器结构件。      

环氧树脂／液晶化合物固化体系形态与力学性能的研究

用偏光显微镜研究了环氧树脂（EP）／液晶化合物固化体系在固化过程中,不同温度、不同反应时间、不同的液晶聚合物加入量下体系的形态变化,用力学方法和差热分析仪（DSC）测试了不同液晶聚合物加入量下固化物的力学性能和玻璃化转变温度（Tg)。结果表明：起始固化温度、固化时间、共混方式都对固化体系中液晶的有序结构有较大影响,加入不同含量的液晶聚合物,均可以使固化物的冲击强度、拉伸强度、弯曲强度、模量和Tg提高,其中冲击强度最大提高3.5倍,拉伸强度提高1.6倍,弯曲强度提高1.26倍,弯曲模量提高1.1倍,Tg提高60℃。     

二氨基二苯甲烷改性聚磷酸铵的合成及在环氧树脂中的应用

以二氨基二苯甲烷(DDM)和聚磷酸铵(APP)为原料,通过离子交换反应合成二氨基二苯甲烷改性聚磷酸铵(DDP),利用傅里叶变换红外光谱、核磁共振对DDP结构进行了表征。将DDP作为阻燃剂、DDM作为固化剂制备阻燃环氧树脂,通过极限氧指数仪、UL94垂直燃烧仪、锥形量热仪、热重分析和力学性能测试仪分别对阻燃环氧树脂的阻燃性能、成炭行为、热稳定性和力学性能进行了研究。结果表明,DDP在环氧树脂中表现出优异阻燃性能,添加15%的DDP可使环氧树脂的总释放热和峰值热释放速率下降32.3%和40.8%,LOI值达到37.1%并通过UL94 V-0级。热重分析表明,DDP有效增强了环氧树脂的成炭能力,当DDP质量分数为15%时,阻燃环氧树脂在800℃时的成炭量达到34.0%。力学性能分析表明,相同添加量的DDP相比于APP能赋予环氧树脂更佳的力学性能,其中15%DDP阻燃环氧树脂的拉伸强度达到35.9 MPa、弹性模量达到3844.7 MPa。     

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。