EP/改性DDM体系的固化反应动力学及性能研究

采用非等温DSC(差示扫描量热)法对EP(环氧树脂)/改性DDM(4,4′-二氨基二苯基甲烷)体系的固化反应过程进行了跟踪。采用Kissinger、Ozawa、Crane和T-β(温度-升温速率)外推法等得到该固化体系的动力学参数和固化工艺条件,并对其力学性能和热变形温度进行了测定。结果表明:EP/改性DDM体系的表观活化能为49.43 kJ/mol,反应级数为0.869,固化条件为"85℃/2 h→125℃/2 h",热变形温度为130℃;与EP/DDM体系相比,该固化体系的表观活化能降低了7.0%,热变形温度下降了16.1%,拉伸强度和压缩强度提高了20%以上,而弯曲强度和弯曲模量基本上保持不变。     

DSC法研究聚异氰酸酯/环氧树脂胶粘剂的固化反应动力学及固化工艺

采用差示扫描量热法(DSC)研究了聚异氰酸酯/环氧树脂的固化过程,研究了不同配比对固化反应的影响、固化度与固化温度的关系,计算了固化反应表观活化能和反应级数,确定了聚异氰酸酯/环氧树脂胶粘剂的固化工艺。结果表明:胶粘剂中固化剂的含量对环氧树脂的固化反应过程有显著的影响,随着聚异氰酸酯含量的增加,固化放热量增加。当聚异氰酸酯的含量达到1.2份时,固化反应放热量达到最大值;在不同升温速率下,体系固化温度有很大差异,随着升温速率的提高,固化温度升高。通过动力学计算得到体系最佳固化温度为108℃,固化时间为6—8h,固化体系的活化能为43.31kJ/mol,反应级数为1.17。     

端胺基聚氨酯/环氧树脂胶粘剂的固化反应特征及其反应动力学研究

采用差示扫描量热法(DSC)研究了含有柔性链和刚性结构单元的端胺基聚氨酯(ATPU)对环氧树脂E-44固化反应过程特点和反应过程动力学的影响。结果表明,固化剂(ATPU)的掺加量对环氧树脂E-44固化反应过程有显著的影响,随着ATPU的增加,固化放热量增加。当ATPU的掺加量为1.6时,固化反应放热量达到最大值。固化温度研究表明,ATPU/E-44固化体系的等温固化起始温度和最高温度分别为121℃和177℃。固化反应的动力学研究表明,ATPU/E-44胶粘剂固化反应的表观活化能为81.8kJ/mol;固化反应的级数为1.3。     

DSC法研究聚异氰酸酯／环氧树脂胶粘剂的固化反应动力学及固化工艺

采用差示扫描量热法(DSC)研究了聚异氰酸酯／环氧树脂的固化过程,研究了不同配比对固化反应的影晌,固化度与固化温度的关系,计算了固化反应表观活化能和反应级数,确定了聚异瓤酸酯／环氧树脂胶粘剂的固化工艺。结果表明:胶粘剂中固化剂的含量对环氧树脂的固化反应过程有显著的影响,随着聚异氰酸酯的增加,固化放热量增加。当聚异氰酸酯的含量达到1．2份时,固化反应放热量达到最大值;不同升温速率下,体系固化温度有很大差异,随着升温速率的提高,固化温度增加。通过动力学计算得到体系最佳固化温度为108℃,固化时间为6-8h,固化体系的活化能为43．31kJ／mol,反应级数为1．17。     

DMP-30对环氧/马来酸酐固化行为的影响

通过非等温DSC法研究了促进剂2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚(DMP–30)对环氧树脂E-51/马来酸酐(MA)体系的反应热行为以及反应动力学的影响,分别利用Kissinger和Ozawa动力学模型计算得到各体系固化反应的表观活化能,利用Crane模型计算得到相应的固化反应级数,通过DSC分析,得出最佳的固化工艺,并对2%(wt)促进剂用量下的固化体系的固化特性进行了预测。结果表明,DMP-30的加入降低了DMP-30/E-51/MA体系的表观活化能和反应温度,同时所有固化体系的反应级数为一级反应,并没有改变环氧树脂的固化机理;通过对DSC数据分析,得到最佳的固化工艺为90℃2 h→120℃2 h→130℃1 h;利用所得的固化动力学方程预测DMP-30含量为2%(wt)体系的固化特性,为通过升高温度和延长时间达到较高的固化度提供了理论依据。     

一种高韧性耐湿性环氧树脂的合成及其性能研究

利用β-甲基环氧氯丙烷与双酚A在氢氧化钠的存在下合成了一种新的甲代双酚A型缩水甘油醚环氧树脂(BPA-MECH EP)预聚物,并通过FT-IR、1H NMR、GPC等手段对产物结构进行了表征。用盐酸-丙酮滴定法测定其环氧值为0.43 mol/100 g。用DDM作固化剂,利用DSC对其添加量为树脂质量的20%时体系的固化反应动力学以及最佳固化工艺条件进行了探讨。实验结果表明:BPA-MECH/DDM固化体系的反应级数n为1.30;表观活化能为15.37 kJ/mol;最佳固化工艺条件为:120℃/1 h→140℃/1 h→175℃/3 h→200℃/1 h逐步阶段升温固化。与E-44的DDM固化物进行了性能比较,结果表明:BPA-MECH与E-44固化产物的热变形温度无显著差别,但吸水率降低了47.6%,弯曲强度和弯曲模量分别提高了10.5%和7.8%,冲击强度上升了129.4%,拉伸强度、弹性模量以及断裂伸长率都有不同程度的提高,最大增幅分别为27.6%、25.9%和12.9%。研究结果表明,甲代双酚A型缩水甘油醚环氧树脂是一种性能优良的环氧树脂预聚物。     

含磷阻燃环氧树脂的固化动力学研究

通过差热分析(DSC)研究了环氧树脂/DDM/DOPO-HQ(2-(6H-二苯并<1,2>-5-氧杂-6-膦酰杂-6-苯基-1,4-对苯二酚)体系的非等温过程固化反应动力学,研究了不同含磷量对固化反应的影响,通过Kissinger法与Crane法计算了固化反应的活化能和反应级数,确定了环氧树脂/DDM/DOPO-HQ的固化工艺条件。结果表明,含磷单体的加入量越大,固化反应的活化能越低,由51.32降低到33.51 kJ.mol-1。确定了固化工艺应为110℃固化1 h,150℃固化4 h,180℃固化1 h。     

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%。     

环氧树脂/双环戊二烯双酚型氰酸酯树脂共聚体系固化动力学研究

采用Ozawa方法和Kissinger方法研究了环氧树脂和双环戊二烯双酚型氰酸酯树脂(DCPDCE)共聚体系的固化动力学,并计算了活化能、指前因子、不同温度下的反应速率常数和共聚物的总反应级数。研究结果表明,体系中加入环氧树脂后,提高了体系的反应活化能,明显降低了室温时的反应速率常数,而对固化温度(180℃)时的反应速率常数影响不大。不同环氧树脂含量的共聚体系固化反应级数均接近1级反应。     

氮化铝/环氧树脂固化反应的研究

以4,4’-二氨基二苯甲烷为固化剂,采用非等温差式扫描量热法(DSC)研究了氮化铝/环氧树脂的固化动力学,确定了固化体系的凝胶化温度为67.65475℃、固化温度为137.66439℃、后处理温度为177.65657℃。采用Kissinger法和Crane法线性拟合直线得出环氧树脂复合材料的表观活化能为5.778 k J/mol,反应级数为0.68,从而确定其动力学方程模型。     

CMC/E44/DDM体系固化过程及动力学

采用红外光谱和非等温DSC法研究了羧甲基纤维素(CMC)/E44环氧树脂/4,4'-二氨基二苯基甲烷(DDM)体系的固化过程和动力学.红外光谱研究表明,CMC可促使E44/DDM体系在固化过程中生成更多的聚醚结构.DSC非等温固化反应动力学研究表明,CMC的加入在反应初始阶段降低了E44/DDM体系的反应活化能,促进固化反应的进行.采用等转化率法和自催化模型对固化反应的过程进行研究,建立动力学方程.由Starink等转化率法获得E44/DDM和CMC/E44/DDM体系的活化能随转化率的变化情况.E44/DDM体系的活化能随转化率升高而显著降低;CMC/E44/DDM体系的活化能随转化率升高变化不明显,在相同含量时,相对分子质量高的CMC体系活化能高.采用SB自催化模型研究E44/DDM和CMC/E44/DDM体系的固化过程并获得模型参数.对CMC/E44/DDM体系,SB模型对实验结果拟合较好;对E44/DDM体系,SB模型和实验结果吻合效果较差.由于E44/DDM体系活化能随固化度有显著变化,因此采用改进的变活化能自催化模型描述其实验现象,结果显示该法获得的模型能够较好地描述实验现象.动力学模型的建立能够为工艺参数的选择和工艺窗口优化提供理论依据.     

环己二醇二缩水甘油醚/环氧树脂固化动力学

对E-44环氧树脂,1,2-环己二醇二缩水甘油醚与E-44环氧树脂的混合物,1,2-环己二醇二缩水甘油醚分别与二氨基二苯基甲烷的固化反应应用示差扫描量热仪(DSC)进行了研究。在E-44环氧树脂中加入1,2-环己二醇二缩水甘油醚后,不但对环氧树脂有较好的稀释作用,降低了环氧体系固化反应的表观活化能,增加了环氧树脂的固化反应活性和固化反应速度,还提高了环氧固化物的力学性能。测定了反应热焓,计算出固化反应的表观活化能分别为46.08 kJ/mol,39.50 kJ/mol,35.58 kJ/mol,相应的固化反应级数分别为0.86,0.84,0.83。     

A study on the cure characteristics of epoxy/diaminodiphenylmethane system prepared at room temperature

The curing behavior and kinetics of epoxy resin with diaminodiphenylmethane (DDM) as the curing agent was studied by many researchers, however all of them prepared the system at a high‐temperature condition (i.e., T ≥ 80°C). In this study, a mixture of epoxy/DDM was prepared at ambient temperature and its curing characteristics were studied by using differential scanning calorimetry (DSC). The autocatalytic model was used to calculate the kinetic factors in the dynamic experiments. The kinetics of the curing reaction was also evaluated by two different isoconversional models; namely Friedman method and the Advanced Isoconversional method proposed by Vyazovkin to investigate the activation energy behavior during the curing reaction. The activation energy of the curing reaction was found to be in the range of 48 ± 2 kJ/mol and might be considered to be constant during the curing. In fact, our findings were different from the result reported by other researchers for the system which was prepared at elevated temperature. Therefore, it seems that the preparation temperature of the samples influenced considerably on the curing behavior of epoxy with DDM. Finally, a time–temperature–transformation (TTT) diagram was established to determine the cure process and glass transition properties of the system. © 2010 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2010     

环氧树脂非等温固化动力学及其固化工艺的研究

采用差示扫描量热法（DSC）研究了N-乙基邻对甲苯磺酰胺/环氧树脂体系的固化过程,研究了不同配比对固化反应的影晌,固化度与固化温度的关系,计算了固化反应表观活化能和反应级数,确定了N-乙基邻对甲苯磺酰胺/环氧树脂体系的固化工艺。结果表明：不同升温速率下,体系固化温度有很大差异,随着升温速率的提高,固化温度增加。通过动力学计算得到体系最佳固化温度为90℃,固化时间为4~6 h,固化体系的活化能为29.1 kJ/mol,反应级数为0.81。     

螺环原碳酸酯/环氧树脂体系固化反应动力学

采用示差扫描量热法(DSC)对螺环原碳酸酯膨胀单体(SOC)/双酚A型环氧树脂(EP)体系的固化行为、放热峰进行了分析;并用Kissinger方程和Crane方程求得体系表观活化能、表观反应频率因子、反应级数等固化反应过程动力学参数,结果表明:螺环原碳酸酯膨胀单体的加入,体系的表观活化能和表观反应频率因子增加,反应级数保持不变,而反应速率急剧下降。此外,利用外延法对体系起始固化温度、恒温固化温度以及后处理温度进行初步探讨,为固化工艺的确定提供了依据。     

Curing kinetics study of an epoxy resin system for T800 carbon fiber filament wound composites by dynamic and isothermal DSC

Curing kinetics of DGEAC/DDM/DETDA/DGEB epoxy resin system was studied using dynamic and isothermal differential scanning calorimetry (DSC) for the preparation of T800 carbon fiber filament wound composites. In dynamic experiment, four kinds of epoxy resin systems were studied. Curing characteristics, such as curing range and curing temperatures of the epoxy resin system with mixed hardeners (DGEAC/DDM/DETDA), were found lying within those of the two epoxy resin systems with a single hardener (DGEAC/DDM, DGEAC/DETDA). The addition of reactive diluter (DGEB) caused increase in curing range and exothermic heat. In addition, the activation energies calculated by the isoconversional method of all four resin systems decreased to the minimum value in the early stage due to the autocatalytic role of hydroxyl groups in the curing reaction and then increased due to the increased viscosity and crosslink of epoxy systems. The addition of reactive diluter led to the decrease in activation energies on the initial stage (conversion = 0.1–0.3). In isothermal experiment, a series of isothermal DSC runs provided information about the curing kinetics of the DGEAC/DDM/DETDA/DGEB system over a wide temperature range. The results showed that the isothermal kinetic reaction of the epoxy resin followed an autocatalytic kinetic mechanism. The autocatalytic kinetic expression chosen in this work was suitable to analyze the curing kinetics of this system. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2008     

基于变活化能模型的T800/环氧树脂预浸料固化反应动力学研究

为了深入了解某新型高温固化T800/环氧树脂预浸料的固化行为,借助差示扫描量热仪(DSC),采用非等温DSC法研究了T800/环氧树脂预浸料的固化反应过程。基于唯象模型,系统研究了该预浸料的固化反应特征温度及固化动力学参数,确定该预浸料中环氧树脂的固化反应动力学模型为自催化模型。采用等转化率法,分析了预浸料中环氧树脂的反应活化能随固化度的变化情况,结果表明在整个固化反应过程中,树脂固化反应活化能变化较大,传统模型法基于全固化过程活化能不变的假设无法准确描述该固化反应。采用变活化能自催化模型,利用粒子群全局优化算法,得到了T800/环氧树脂预浸料的固化动力学方程,结果表明该模型能较好地描述实验现象,可为进一步研究该预浸料的热力学性能及其成型过程中的质量控制提供理论基础。     

环氧树脂改性双马来酰亚胺/氰酸酯树脂固化工艺研究

采用差示扫描量热(DSC)法和红外光谱(FT-IR)法对缩水甘油胺型环氧树脂(AG-80)与脂环族缩水甘油酯型环氧树脂(TDE-85)共同改性双马来酰亚胺(BMI)/氰酸酯树脂(CE)的固化反应历程进行了研究,并按照Kissinger和Crane法计算出该改性树脂体系固化反应的动力学参数。结果表明:改性树脂体系的固化反应表观活化能为68.11 kJ/mol,固化反应级数为0.860(接近于1级反应);环氧树脂(EP)可促进CE固化,当固化工艺条件为"150℃/3 h→180℃/2 h"时,改性树脂体系可以固化完全。     

Curing and Morphology of BPA Epoxy Resin/LC Epoxy Resin PEPEB Composites

Liquid crystalline epoxy resin (LC epoxy resin) – p-phenylene di{4-[2-(2,3-epoxypropyl)ethoxy]benzoate} (PEPEB) was synthesized. The mixture of PEPEB with bisphenol-A epoxy resin (BPAER) was cured with a curing agent 4,4-diamino-diphenylmethane (DDM). The curing process and thermal behavior of this system were investigated by differential scanning calorimeter (DSC) and torsional braid analysis (TBA). The morphological structure was measured by polarizing optical microscope (POM) and scanning electron microscope (SEM). The results show that the initial curing temperature Ticu (gel point) of this system is 68.1°C, curing peak temperature T _pcu is 102.5°C, and the disposal temperature T _fcu is 177.6°C. LC structure was fixed in the cured epoxy resin system. The curing kinetics was investigated by dynamic DSC. Results showed that the curing reaction activation energy of BEPEB/BPAER/DDM system is 22.413 kJ/mol. The impact strength is increased 2.3 times, and temperature of mechanical loss peak is increased to 23°C than the common bisphenol-A epoxy resin, when the weight ratio of BEPEB with BPAER is 6 100.