非等温DSC法研究环氧树脂固化反应动力学过程

采用非等温DSC(差示扫描量热)法研究了环氧树脂(EP)体系的固化过程,并采用Kissinger方程、Crane方程和T-β(温度-升温速率)外推法计算出该EP体系固化反应的动力学参数和固化温度。研究结果表明:当m(EP)∶m(填料)∶m(固化剂)∶m(促进剂)=100∶30∶90∶0.4时,EP体系固化反应的表观活化能为78.90 kJ/mol、指前因子为2.58×109min-1和反应级数为0.914,其最佳固化条件为"从室温升温至92℃(开始凝胶)→继续升温至140℃(恒温固化)→最后升温至169℃(进行后固化处理)"。     

复合材料缠绕成型用电子束固化环氧树脂体系研究

为了研究适合于缠绕成型的低粘度可电子束固化复合材料的耐热环氧树脂基体,研究了不同组成的电子束固化树脂体系的粘度与温度的关系、耐热性与辐射剂量的关系及浇注体的力学性能。研究表明,树脂EB-4在60℃时粘度为389 mPa.s,树脂辐射固化的最佳剂量为150 kGy,而且在150 kGy辐射固化的EB-1、EB-4的玻璃化转变温度Tg分别为212.96℃、214.77℃,EB-4树脂浇注体的拉伸强度可以达到52.7 MPa,拉伸弹性模量2.79 GPa,断裂延伸率为2.18%,是1种适用于室温或低温下缠绕成型的耐热电子束固化环氧树脂基复合材料树脂体系。     

非等温DSC法研究TiB_2/环氧树脂E-44体系固化动力学

采用非等温DSC法对硼化钛(TiB2)/环氧树脂E-44体系的固化反应动力学进行了研究。应用Kissinger和Flynn-Wall-Ozawa法计算得到了纯E-44和TiB2/E-44体系的固化反应动力学参数,并求得TiB2/E-44体系固化反应速率方程。结果表明,两种方法所得的动力学参数相近,验证了该体系符合n级反应模型原理。利用外推法得到了TiB2/E-44体系的固化起始温度T0(192.8℃)、峰顶温度Tp(251.3℃)及完成温度Ti(262.1℃)。按照上述优化固化工艺制备TiB2/E-44样品,用SEM观察样品微观形貌表明,样品中无裂纹和气泡孔,各相之间粘接很好,组织结构致密。     

纳米粒子改性环氧树脂固化反应动力学研究

采用示差扫描量热仪(DSC)研究了不同用量纳米Al2O3粒子改性的环氧树脂基体的固化反应动力学,根据DSC实验的结果采用Kissinger和Crane方法计算得到不同树脂体系的固化动力学参数并研究了固化度与温度之间的关系。结果表明,纳米粒子的加入使固化的起始温度与终止温度降低,并缩短了固化时间。随着纳米粒子含量的增加,改性树脂体系固化反应放热峰的峰值温度逐渐降低,固化反应的表观活化能降低,但反应频率因子及反应级数基本不变。     

环氧树脂固化动力学的非等温DSC研究

用非等温DSC对环氧树脂在动态升温过程中的固化动力学进行了研究,采用Kissinger方程对固化动力学模型参数中固化反应活化能、反应级数和指前因子进行了计算,并用Ozawa法对固化反应活化能进行了验证,计算结果表明,EP/DDS固化反应符合n阶固化动力学模型,结合不同升温速率下的特征温度,对环氧树脂的固化条件进行了优化。     

Cure kinetics of epoxy resin used for advanced composites

The cure kinetics of an epoxy resin used for the preparation of advanced polymeric composite structures was studied by isothermal differential scanning calorimetry (DSC). A series of isothermal DSC runs provided information about the kinetics of cure over a wide temperature range. According to the heat evolution behavior during the curing process, several influencing factors of isothermal curing reactions were evaluated. The results showed that the isothermal kinetic reaction of this epoxy resin followed an autocatalytic kinetic mechanism. In the latter reaction stage, the curing reaction became controlled mainly by diffusion. Cure rate was then modeled using a modified Kamal autocatalytic model that accounts for the shift from a chemically controlled reaction to a diffusion‐controlled reaction. The model parameters were determined by a nonlinear multiple regression method. Copyright © 2004 Society of Chemical Industry     

新型环氧树脂胶粘剂的固化动力学研究

在不同升温速率下采用非等温差示扫描量热（DSC）技术对一种新型改性环氧树脂胶粘剂的固化反应过程进行了跟踪,并利用Kissinger、crane方程以及Arrhenius方程对该固化反应进行了动力学分析。结果表明,该固化反应的活化能为59.18kJ／mol,反应级数为0．89;结合Dsc谱图确定其固化工艺为130℃／1h＋150℃／2h＋175℃／3h。     

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。     

2-甲基咪唑/环氧树脂体系的固化动力学研究

利用等温DSC法对E-51环氧树脂/2-甲基咪唑(2-MI)体系的固化动力学进行了研究,拟合得到n级固化模型、自催化模型及Kamal复合模型方程中的各个参数值,以确定固化模型。研究表明:E-51/2-MI体系的固化过程分为2个阶段,即诱发阶段和加成反应,其固化反应兼具n级固化与自催化的特征,符合Kamal复合模型。     

苯并(口恶)嗪改性环氧酸酐体系的固化机理及动力学

利用一种二胺型苯并(口恶)嗪改性环氧酸酐体系。通过FT-IR和DSC分析了改性体系的固化机理。结果表明：共混树脂体系在固化时存在两个反应,首先是环氧树脂与足量的酸酐在咪唑作用下在100℃先开始固化,并在150℃固化2 h后固化完全,之后苯并(口恶)嗪在180℃发生开环聚合。用非等温DSC法研究了该共混体系的固化动力学。采用Flynn-Wall-Ozawa方法求出了共混体系在固化时两个固化反应的活化能,分别为65.27 kJ·mol^-1和92.8 kJ·mol^-1,并利用Friedman方法判断了两个反应都是自催化反应,计算得到自催化模型曲线与实验曲线能较好地吻合。     

氰酸酯和酚醛环氧改性苯并噁嗪树脂非等温固化动力学研究

以氰酸酯和酚醛环氧树脂改性苯并噁嗪树脂,制备了一种新型三元共聚树脂体系(BOZ-M/F51/BCE),并采用非等温DSC法测量该改性树脂体系的固化过程。结果表明,随着升温速率的提高,BOZ-M/F51/BCE改性树脂体系的固化工艺窗口并未发生明显的变化;BOZ-M/F51/BCE树脂体系的平均活化能为67.2 k J/mol,反应级数为0.91;三元共聚树脂体系随着升温速率的升高,达到最大反应速率对应的温度向高温方向移动。     

Cure kinetic study of carbon nanofibers/epoxy composites by isothermal DSC

An investigation was carried out into the cure kinetics of carbon nanofibers (CNF)/epoxy composites, composed of tetraglycidyl‐4,4′‐diaminodiphenylmethane (TGDDM) resin and 4,4′‐diaminodiphenylsulfone (DDS) as a curing agent. The experimental data for both neat system and CNF/epoxy composites revealed an autocatalytic behavior. Analysis of DSC data indicated that the presence of carbon nanofibers had only a negligible effect on the cure kinetics of the epoxy. Kinetic analysis was performed using the phenomenological model of Kamal and two diffusion factors were introduced to describe the cure reaction in the latter stage. Activation energies and kinetic parameters were determined by fitting experimental data. Comparison between the two diffusion factors was performed, showing that the modified factor was successfully applied to the experimental data over the whole curing temperature range. © 2005 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 96: 329–335, 2005     

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。     

没食子酸环氧树脂/蓖麻油酸多胺体系固化动力学及性能

以蓖麻油和三乙烯四胺为原料合成蓖麻油酸多胺固化剂(COAPA),再将其与没食子酸环氧树脂(GAER)混合组成全生物基GAER/COAPA固化体系,采用非等温差示扫描量热法(DSC)对其固化反应过程进行了研究,确定了固化体系最佳质量配比为7:3(GAER:COAPA),获得了最佳固化工艺温度参数;利用Kissinger方...     

Curing characteristics of epoxy resin systems that include a biphenyl moiety

The curing characteristics of epoxy resin systems that include a biphenyl moiety were investigated according to the change of curing agents. Their curing kinetics mainly depend on the type of hardener. An autocatalytic kinetic reaction occurs in epoxy resin systems with phenol novolac hardener, regardless of the kinds of epoxy resin and the epoxy resin systems using Xylok and DCPDP (dicyclopentadiene‐type phenol resin) curing agents following an nth‐order kinetic mechanism. The kinetic parameters of all epoxy resin systems were reported in terms of a generalized kinetic equation that considered the diffusion term. The fastest reaction conversion rate among the epoxy resin systems with a phenol novolac curing agent was obtained in the EOCN‐C epoxy resin system, and for systems with Xylok and DCPDP hardeners, the highest reaction rate values were obtained in NC‐3000P and EOCN‐C epoxy resin systems, respectively. The system constants in DiBenedetto's equation of each epoxy resin system with different curing agents were obtained, and their curing characteristics can be interpreted by the curing model using a curing agent as a spacer. © 2002 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 86: 1942–1952, 2002     

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。     

TPP/PMMA复合物促进环氧树脂/酸酐体系的固化动力学研究

以三苯基膦(TPP)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)为原料合成了TPP/PMMA复合物,用DSC研究了TPP/PMMA催化双酚A二缩水甘油醚(EP828)/甲基四氢苯酐(MTHPA)体系固化反应动力学。非等温固化动力学研究结果表明,转化率在20%～60%范围内,用Ozawa法能较好地描述环氧树脂/酸酐体系的固化反应过程。     

汽车用环氧树脂结构胶固化动力学研究

运用非等温DSC(差示扫描量热)法对Sikapower-492G型汽车用EP(环氧树脂)结构胶在动态升温过程中的固化动力学进行了研究。根据不同升温速率时的DSC曲线,采用Kissinger法、Crane法、Ozawa法和温度-升温速率(T-β)外推法等得到该EP胶粘剂的动力学参数。结果表明:该EP胶粘剂体系的固化动力学可用1级固化动力学模型进行表征;该EP胶粘剂的凝胶化温度、固化温度和后处理温度约分别为123、164、224℃,其表观活化能、频率因子和反应级数等动力学参数分别为117 kJ/mol、1.80×1013 s-1和0.934。     

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。     

差示扫描量热法环氧胶膜固化动力学研究

以差示扫描量热法研究中温固化环氧胶膜的非等温固化动力学。得出 SY-24中温胶膜的固化为放热反应,测得固化始点温度,求得固化反应热、固化反应级数和固化反应表观活化能。固化反应速度常数的对数与固化反应绝对温度的倒数成线性关系的结论。