高温固化树脂的增韧设计

本文综述了热塑性树脂对于环氧树脂、双马树脂和氰酸酯树脂等高温固化体系的增韧改性研究工作.热塑性树脂增韧设计的方法之一使用带反应性官能团的热塑性树脂,以期望热塑性增韧剂能够参与固化体系的反应.另一种增韧设计的方法是通过热塑性树脂在热固性树脂体系中以各种各样的分布方式来获得显著的增韧效果,例如“层间增韧”和“离位增韧”技术.对于这些增韧技术的不断探索与改进,有助于获得在高低温环境下都具有良好韧性的热固性材料.     

可低温固化的氰基树脂体系的加工性及力学性能的初步研究

合成了一种邻苯二甲腈封端的芳醚单体和一种含有氨基的自催化型邻苯二甲腈单体,采用1 H-NMR对单体结构进行了表征.对两种单体进行熔融共混研究,得到了一种可低温固化成型的氰基树脂体系.运用DSC对该树脂体系的固化行为进行了研究,利用流变初步研究了熔体的加工性能,研究表明树脂体系有可能适用于模压及RTM工艺.运用DMA研究了不同固化温度对固化物玻璃化转变温度的影响,结果表明树脂固化物具有较好的耐热性.利用该树脂体系制备玻璃布增强复合材料,初步表征了材料的室温及高温力学性能,表明该氰基树脂体系有可能作为耐高温树脂基复合材料的基体树脂使用.     

快速固化道砟喷涂树脂的研制

使用聚醚多元醇、自制交联剂、液化MDI等组份制备出一种配比为1∶1的快速固化道床用双组份聚氨酯喷涂树脂。研究结果表明使用聚醚1000作为主材,并加入适量的增塑剂DBP可以得到粘度适当的预聚体,当交联剂用量达到10质量份时,树脂固化后的物理性能比较理想,黏接强度达到0.39MPa,伸长率达到117%,剪切强度达到1.15MPa;使用辛酸亚锡与异辛酸铅一起作为催化剂使用,则可以得到良好的固化速度;该树脂已经在既有线上进行了喷涂试验,试验效果良好。     

水泥固化处理废离子交换树脂的研究

在参考国内外水泥固化配方的基础上通过实验,研究在水泥中掺入超细固结材料硅灰和沸石粉对废树脂进行固化处理的方法和原理,分析影响水泥固化体的抗压强度指标和浸出指标以及溶胀等因素,并在前人研究的基础上,优选水泥固化配方为: (1)水泥:树脂(含水率51.7%):水:硅灰:沸石粉:减水剂=1000:420:395:60: 60:8.(2)水泥:树脂(含水率51.7%):水:硅灰:沸石粉:减水剂=1000:416:352:120:30:8.     

树脂基复合材料制件微波固化数值模拟

以T800碳纤维/X850环氧树脂复合材料T型制件为结合对象,利用COMSOL Multiphysics仿真软件,建立了反映复合材料制件单馈口谐振腔体微波固化的有限元仿真模型,研究了微波腔体和制件内部的电磁场、温度场、固化度场的分布规律及其与微波输入功率的映射关系。结果表明：在微波腔体内和制件内存在相反的电场强度分布,在复合材料制件内,远离微波馈入端口的区域的电场强度要高于近馈入端口区域,且在制件棱角区域,电场强度存在较强的尖端效应;随微波输入功率增加,微波腔体及制件内部的电场强度均随之增加,制件内电场强度最大值出现在上、下表面,且下表面温度明显较上表面高;提高微波输入功率会导致制件升温过快,进而诱发温度及固化度梯度。在升温中后期的制件厚度方向,温度和固化度梯度较明显。本文推荐微波输入功率应控制在500 W以内。     

可UV固化脲-异丁醛-甲醛树脂的合成与表征

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、丙烯酸羟乙酯(HEA)改性脲-异丁醛-甲醛树脂(UIFR),通过两步法合成了一种含碳碳双键可紫外光(UV)固化的脲-异丁醛-甲醛树脂(UVUIF)。研究了反应温度和催化剂用量对反应的影响。适宜的反应条件为:第一步反应温度70℃,催化剂用量0.10wt%;第二步反应温度60℃。通过红外光谱分析,证明了合成的UVUIF结构中已引入了光敏性的碳碳双键。经UV辐射固化后,固化膜仍具有较好的热稳定性、硬度和附着力。     

超声波实时监测乙烯基酯树脂固化反应过程

采用超声波纵波透射法对乙烯基酯树脂固化反应过程进行了实时在线监测,准确测量了超声波在树脂体系中的传播速度及振幅衰减,研究了不同厚度树脂的固化反应过程及其储能模量和固化度的变化。实验显示,随着固化反应进行,超声波声速增加,振幅衰减先增大后降低。超声波声速变化与固化过程中体系力学性能的变化有关,通过声速与振幅衰减能实时获取体系的储能模量、凝胶时间及固化度。结果表明,超声波技术能够实时监测树脂体系的固化过程和性能变化,对树脂类复合材料的制备工艺和性能研究有重要的指导作用。     

树脂传递模塑过程的固化反应热效应的数值分析

根据化学热力学,分析了双马来酰亚胺树脂传递模塑过程的固化反应热效应现象;采用增量方法,根据化学反应动力学模型,推导了反应热释放量及其强度的数值计算式.采用有限元方法,数值模拟了在复杂变温条件下的树脂固化反应过程,获得了树脂温度、固化率、反应热释放量及其强度在时空间的分布规律,进而分析了影响因素.     

高折光紫外光-热双重固化树脂的合成及其性能

合成了同时具有光固化基团(双键)和热固化基团(环氧)的高折光紫外光-热双重固化树脂,用红外光谱、核磁共振氢谱、质谱表征了树脂结构。配制了一系列紫外光-热双重固化体系,用红外光谱表征了固化过程特征吸收峰的变化;测试了紫外光-热双重固化膜的凝胶率、吸水率、体积收缩率、折光率和表面水接触角。结果表明,高折光紫外光-热双重固化树脂固化后凝胶率可以达到96.4%以上,吸水率在0.87%以下,体积收缩率在6.87%以下,水接触角在60°左右,为亲水性表面。在相同稀释剂条件下,与双酚A环氧丙烯酸单酯光-热固化膜相比,其折光率由1.3014提高到1.5723。     

酚醛型氰酸酯树脂的固化反应

采用原位红外光谱法跟踪研究了酚醛型氰酸酯树脂的固化反应过程,获得了树脂固化反应过程中各基团的转化率与时间的关系,并对各固化阶段中基团的转化进行了分析,以指导酚醛型氰酸酯树脂的固化工艺制度的优化,最后确定其固化制度为120℃2h+150℃2h+180℃3h+200℃2h+250℃2h+300℃2h,实验证明该固化制度下树脂固化物力学性能与传统的酚醛树脂相当,且耐热性能更优异。     

氰酸酯树脂/环氧树脂固化动力学研究

采用DSC和FTIR研究了氰酸酯树脂/环氧树脂共混体系的固化行为,考察了环氧树脂含量对体系的固化动力学参数的影响.纯的氰酸酯树脂及氰酸酯树脂/环氧树脂共混物(质量比为91,73,55)的表观活化能依次为74.3、72.1、60.8、72.7 kJ/mol,说明少量的环氧树脂可促进氰酸酯树脂的固化反应,过量则抑制.同时还发现,固化过程中氰酸酯树脂的转化速率远大于环氧树脂,固化反应对氰酸酯基和环氧基均是一级反应.     

改性双马来酰亚胺树脂的研究

合成了２，２′－亚甲基－二（４－甲基－６－烯丙基）苯酚，用它增韧二苯甲烷型双马来酰亚胺树脂，对改性双马来酰亚胺预聚物的凝胶化时间、ＤＳＣ分析和ＦＴ－ＩＲ分析的研究，得到了改性双马来酰亚胺树脂体系的固化条件为１８０℃／１ｈ＋２００℃／２ｈ＋２５０℃／４ｈ；热重分析法研究了双马来酰亚胺树脂体系的热分解反应动力学，得出体系的热分解反应活化能为２７４．４ｋＪ／ｍｏｌ；改性双马来酰亚胺树脂体系常温弯曲强度为１２４ＭＰａ，弯曲模量为３７７４．６ＭＰａ，２５０℃下弯曲强度保留６９％，弯曲模量保留７８％。     

典型双马来酰亚胺树脂固化动力学模型的研究

对由二苯甲烷双马来酰亚胺与二烯丙基双酚A体系制得的典型双马来酰亚胺树脂体系的固化动力学模型进行研究,目前国内绝大多数双马来酰亚胺树脂体系都是在此基础上改性得到的。并采用DSC方法研究典型双马来酰亚胺树脂的固化过程,用恒温和动态两种方法分析其固化反应。根据自催化与n级反应方程,采用least-squares方法和Kissinger方法进行数据处理,建立该树脂体系的固化动力学模型并确定其固化动力学参数,此模型与实验结果具有良好的吻合性。同时该模型揭示了典型双马来酰亚胺树脂体系的固化反应是按不同机理分段进行的,在反应过程中由自催化模型转变为n级反应模型。此模型为合理的研究双马来酰亚胺树脂体系的工艺参数,保证产品质量以及工艺优化提供了必要的前提条件。      

酚醛氰酸酯/环氧共固化树脂的结构和性能

研究了具有不同摩尔比的酚醛型氰酸酯（NCE）与双酚A型环氧（E-51）共固化树脂的化学结构与物理性能．结果表明,在共固化树脂的结构中,主要存在着三嗪、噁唑啉酮、异氰脲酸、醚键等化学结构．只有当氰酸酯的摩尔数大于环氧时,随着共固化体系中-OCN摩尔数的提高,化学结构中三嗪环含量增大,共固化树脂的力学性能、玻璃化转变温度（Tg）、烧蚀残留率、吸水率随之提高;当-OCN／epoxy的摩尔比大于1时,固化树脂的Tg比摩尔比小于1时提高30℃以上,力学性能的变化具有相同的规律．     

电子束作用下树脂体系的固化行为

根据电子束固化复合材料树脂体系的原理,从引入辐敏性的基团入手,合成了含硅丙烯酸酯的活性稀释剂、芳香族酰亚胺活性单体、含丙烯酸的PMR型聚酰胺酸和单官能、双官能的马来酰亚胺单体。在此基础上,对合成所得到的产物和几种环氧树脂进行了辐射交联实验,并考察与分析了不同树脂的辐射固化反应行为。与此同时对合成所得产物进行了表征,对固化物性能进行初步测试。所得研究结果,对电子束固化树脂体系的进一步研究具有重要的参考价值。      

VARI用乙烯基树脂黏度特性及固化工艺研究

用乙烯基树脂体系对真空辅助成型工艺(VARI)进行了初步配方设计,研究了促进剂含量以及温度变化对树脂体系固化反应时间的影响,优选了树脂配方.采用旋转黏度计对树脂体系黏度-温度特性及黏度-时间特性进行了研究,结果表明:乙烯基树脂适用于VARI工艺.并结合差示扫描量热仪(DSC)测试结果,采用外推法,确定了三种树脂体系的固化工艺参数.     

乙烯基酯树脂复合材料的固化过程研究

复合材料固化是成型过程中关键步骤之一,涉及到模具设计,成型工艺确定等.本文采用等温DSC分别研究了玻璃纤维/乙烯基酯树脂,碳纤维/乙烯基酯树脂复合材料和乙烯基酯树脂的固化过程.结果表明:玻璃纤维的存在加速了乙烯基酯树脂的固化速度,而碳纤维的存在使得乙烯基酯树脂的固化速度变慢,纤维增强材料的存在提高了树脂的固化度.     

RTM工艺中树脂固化温度与介电性能

RTM为闭模成型工艺, 难以观察到模腔内树脂的充模与固化反应过程。利用介电分析仪对RTM工艺进行在线监测, 测得了树脂固化过程中不同模具温度下树脂反应的温度及离子导电率、 不同纤维含量条件下的介电常数以及不同纤维织物方式下的离子导电率。实验结果表明: 固化反应放热使复合材料局部温度升高, 并形成复杂的温度梯度分布; 在较高温度和较低纤维含量条件下, 离子导电率变化较快, 对树脂固化反应的影响较大; 不同织物方式的玻璃纤维对离子导电率也有一定的影响, 玻璃纤维复合毡比方格布影响大。      

环氧树脂改性双环戊二烯型氰酸酯树脂固化反应性

采用凝胶试验、 FTIR和DSC等手段研究了环氧E-51与双环戊二烯型氰酸酯(DCPDCE)共聚体系的固化反应性以及阶梯固化过程中—OCN基、 三嗪环、 唑啉、 噁唑啉酮的变化情况。结果表明, 环氧树脂既能够催化氰酸酯本身三聚成环反应, 又对氰酸酯三聚成环反应有稀释作用。当环氧树脂含量(环氧占混合物总量的质量百分比)大于5wt％时, 催化效果增加不明显, 稀释作用加强; 当环氧树脂含量约为25wt%时, 以上两种作用效果基本平衡, 改性体系的固化反应活性和纯DCPDCE相当。阶梯固化时, 低温阶段(160~180℃)主要发生生成三嗪环和唑啉的反应, 高温阶段(200~220℃)主要发生三嗪环和唑啉向噁唑啉酮的转化反应。另外, —OCN基的低温转化率随着环氧树脂含量的增大而提高, 固化树脂的最终结构组成和环氧树脂的含量有关。      

尿素对UF树脂固化动力学影响的研究

为了研究尿素对弱酸性起始合成的UF树脂固化性能影响,采用DSC研究了弱酸性起始合成UF树脂中碱性加成阶段尿素添加次数和间隔时间对树脂固化反应动力学影响.计算了碱性加成阶段尿素添加次数和间隔时间不同的UF树脂的固化表观活化能和反应级数,并建立相应的固化反应动力学方程.研究结果表明:弱酸性起始合成UF树脂,碱性阶段尿素添加次数和添加间隔时间影响树脂固化,尿素添加次数增加和尿素添加次数相同而添加尿素时间间隔延长能降低UF树脂固化体系的活化能.弱酸性起始合成UF树脂的固化反应是介于0.92～0.93级之间的非基元反应.