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%。     

咪唑促进双氰胺固化环氧树脂体系固化动力学

采用差示扫描量热(DSC)法研究了2-乙基-4-甲基咪唑(2E4MI)的含量对双氰胺(DICY)固化环氧树脂体系固化动力学的影响。非等温DSC测试结果表明,2E4MI能大幅度降低DICY固化环氧树脂所需要的温度和活化能,从而加快反应的进行。当2E4MI用量为0.2份时,活化能最低为84.2 kJ/mol且整体活化能随固化度的变化较小、固化更均匀。在2E4MI最佳用量(0.2份)下对固化体系进行等温DSC以及潜伏性测试,结果表明,该体系在160℃下20 min内可完成固化,室温储存15 d的固化度仅为0.146,说明其适合用作快速固化环氧树脂储存体系。     

原位聚合制备热塑性环氧树脂及其复合材料性能的研究

实验制备了一种新型的热塑性环氧树脂基复合材料,该热塑性聚合物基复合材料是由环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、一元胺的混合物浸渍增强材料并原位聚合制得的。通过将聚合好的树脂浸入有机溶剂中,发现树脂溶解于溶剂中,表明该树脂基体没有交联。利用示差扫描量热法(DSC)、红外光谱法(FTIR)研究了树脂体系的聚合制度,利用DSC和同步热分析仪研究了该体系的耐热性。采用电子万能材料实验机研究了复合材料的力学性能。结果表明,最佳的聚合制度为70℃/1 h+120℃/2 h+150℃/5 h+170℃/2 h。双马来酰亚胺树脂的加入能有效改善体系的玻璃化转变温度(Tg)。当其含量达到10%时,Tg达到90℃,与不添加双马来酰亚胺的树脂体系相比,玻璃化转变温度提高了36%。     

新型含磷环氧树脂的合成及性能研究

合成了一种新型含磷环氧树脂,采用化学分析和红外光谱研究了其结构及反应特性。采用DSC、UL-94垂直燃烧试验和氧指数法表征了含磷环氧树脂/4,4′-二氨基二苯砜(DDS)固化体系的玻璃化温度和阻燃性能,并测定了其拉剪性能及吸水率等。结果表明,含磷环氧树脂的最佳合成反应条件为:反应温度150℃,反应时间150 min,最佳固化工艺为130℃/1 h+160℃/2 h+180℃/2 h+200℃/2 h。磷质量分数为2%时,阻燃效果可达到UL-94-V-0级,同时具有较高的力学强度;固化物玻璃化温度为126℃,吸水率0.24%。该树脂可用于覆铜板等电子产品制造中,可操作性强,成本低。     

纳米SiO_2改性EP/BMI/CE树脂体系固化动力学研究

采用非等温差示扫描量热(DSC)法对纳米二氧化硅/环氧树脂/双马来酰亚胺/氰酸酯(nano-SiO2/EP/BMI/CE)树脂进行了固化反应动力学和固化工艺研究。通过Kissinger法和Ozawa法求得了nano-SiO2/EP/BMI/CE树脂体系固化反应动力学的表观活化能。结果表明:改性CE树脂体系的固化工艺参数为凝胶温度112℃、固化温度195℃及后处理温度213℃,进而确定了改性CE树脂体系的最佳固化工艺条件为"150℃/3 h→180℃/3 h→200℃/2 h";改性CE树脂体系的平均表观活化能为59.90 kJ/mol。     

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。     

无溶剂环氧树脂/酰亚胺/酸酐型浸渍树脂的研究

采用含羧基的酰亚胺对环氧树脂进行扩链,并加入甲基四氢苯酐制备了环氧/酰亚胺/酸酐无溶剂浸渍树脂。树脂的固化工艺由差示扫描量热（DSC）结果确定,用热失重法（TG）对固化树脂耐热性进行评价。以体系在60 ℃温度下放置96 h的黏度变化表征浸渍树脂的储存性。结果表明,酸酐的加入改善了树脂工艺性和储存性,酰亚胺基团的加入使固化树脂具有较好的耐热性。     

丁腈橡胶/AG-80/E-44环氧树脂复合材料的固化行为研究

采用示差扫描量热法(DSC)对丁腈橡胶/AG-80/E-44环氧树脂复合材料的固化行为进行了研究。研究了反应温度对环氧树脂复合材料黏度的影响、凝胶时间随温度变化曲线,热失重法(TGA)测试了环氧树脂复合材料的耐热性能,计算了环氧树脂固化反应的反应焓、表观活化能,最后推导出固化反应条件。结果表明,随着温度升高,丁腈橡胶/AG-80/E-44环氧树脂复合材料的黏度降低,确定40℃为最佳操作温度,环氧树脂复合材料的耐热性良好。通过凝胶时间随温度变化曲线测试,确定了2步固化步骤,先低温抽真空,再高温固化。环氧树脂复合材料固化反应的表观活化能E_a为45.52kJ/mol,频率因子A为2.16×10~5/s,反应级数n为0.9,固化工艺为:80℃/2h+120℃/2h+200℃/2h。     

耐高温预浸料环氧树脂的研制及其性能评价

用多官能度环氧树脂与E51环氧树脂复配,选用适当的固化剂体系,在此基础上采用落球法、拔丝法、流变法及差示扫描量热分析(DSC)实验研究了该树脂体系的最佳配比,研制出了一种适合热熔法预浸料生产的耐高温环氧树脂体系。采用DSC实验确定了该树脂体系的固化制度,评价了该树脂体系的耐热性,测试了树脂浇铸体及其碳纤维预浸料的力学性能。结果表明,该树脂体系T_g为203℃,树脂及其碳纤维预浸料力学性能均满足目标值要求。     

双酚芴环氧树脂体系热性能和粘接性能研究

环氧树脂是一种性能优异的热固性树脂，在结构胶粘剂和纤维增强复合材料领域应用广泛。但是常见的环氧树脂体系耐热性普遍较差，近年来，航空航天领域对材料的热性能提出了更高的要求，常规的环氧树脂体系已经无法满足耐高温需求。针对该问题，我们设计了一种耐热性较高的双酚芴型环氧树脂体系，并对其热性能和粘接性能进行了研究。在本文中，首先采用流变学方法和DSC研究了其工艺性能，使用DMA和TGA法分析了环氧树脂体系的耐热性能，并通过单搭接剪切试验测试了该环氧体系的粘接性能。结果表明，双酚芴型环氧树脂体系可在180℃固化，固化后的玻璃化转变温度达到190℃，失重5%时的温度为392℃，150℃时的剪切强度为5.8 MPa，展现了优异的耐热性能和粘接性能。     

改性双氰胺衍生物环氧固化剂的制备及性能研究

分别采用环氧丙烷、环氧丙烷丁基醚(501)和环氧树脂(EP)对双氰胺(DICY)进行改性,制备了一系列新型的改性DICY衍生物作为EP固化剂,并对改性DICY/EP固化体系的性能进行了初步研究。结果表明:当反应温度为95～105℃、n(DICY)∶n(环氧丙烷)=1∶1.1和n(DICY)∶n(501)=1∶1.3时,环氧丙烷改性DICY(反应3.0 h左右)和501改性DICY(反应3.0～4.0 h)的收率较高;EP改性DICY的最佳反应条件为反应温度105℃左右、反应时间4.0 h左右和n(DICY)∶n(EP)=1∶1.3。环氧丙烷(或501)改性DICY在室温时具有一定的潜伏性,与EP的相容性得到明显改善,并且其固化体系的起始放热温度比DICY体系降低了近40℃(或30℃);EP改性DICY具有较好的潜伏性(与DICY相当),并且极易溶于EP中,但其固化体系的起始放热温度稍低于DICY体系。     

氰酸酯改性环氧树脂耐热性研究

采用热变形仪和红外光谱研究了氰酸酯树脂(CE)改性环氧树脂(EP)体系的4种不同配比和不同固化温度对产物的耐热性的影响。结果表明:加入CE树脂能显著提高EP的耐热性,但固化温度对CE树脂含量不同体系的热变形温度(HDT)影响程度有明显差别。CE/EP体系中EP过量时,提高固化温度,产物的HDT显著提高,在230℃以上固化反应才能完成;两者相当或CE过量时,固化温度在180～200℃时产物的HDT最高,提高固化温度,产物的HDT反而下降。CE含量不同时,反应生成的产物各异,这是造成固化物HDT差异的根本原因。     

环氧灌封料固化反应动力学及其性能研究

采用非等温示差扫描量热法(DSC)研究了环氧树脂(E-51)/甲基四氢苯酐/DMP-30/球形SiO2体系的固化反应动力学,采用Kissinger法和Crane公式对体系的DSC数据进行了处理,获得了固化反应动力学参数,确定了固化工艺。同时通过力学性能和热性能测试研究了球形SiO2添加量对复合材料性能的影响。结果表明,SiO2质量分数为10%的体系其起始固化温度为109.7℃,峰顶固化温度为134.8℃,终止固化温度为154.3℃;较好的固化工艺为100℃/2 h+140℃/2 h+160℃/2 h。该体系反应级数n=0.917,表观活化能Ea=78.52 kJ/mol。当SiO2添加量为30%时,其弯曲强度达到最大值97 MPa,同时热分解温度达到最大值332℃,试样热膨胀系数也明显降低。     

2,4′-双酚S型EP/双氰胺体系固化动力学研究

采用非等温DSC(差示扫描量热)法研究了2,4′-双酚S型EP(环氧树脂)/DICY(双氰胺)体系的固化动力学过程。运用Kissinger法、Ozawa法、Crane法和T-β(温度-升温速率)外推法等计算出该固化体系的动力学参数。研究结果表明:该固化体系的固化动力学可用1级固化动力学模型表征,其凝胶温度、固化温度和后处理温度分别为126.35、162.20、234.35℃,其表观活化能、频率因子和反应级数分别为83.00 kJ/mol、1.67×107s-1和0.932。     

环氧树脂/胺化酰亚胺潜伏性固化体系的制备

为了深入了解新型环氧树脂/胺化酰亚胺潜伏性固化体系的使用条件,采用差示扫描量热（DSC）技术考察了E–51型环氧树脂/脂肪族胺化酰亚胺体系的非等温固化反应过程,研究了体系的固化条件及固化物性能。结果表明：E–51与固化剂的物质的量比为1∶0.1;体系的固化条件为固化150℃/2 h,后固化180℃/1 h。树脂试样制备工艺简单,无挥发性有机溶剂,树脂混合物贮存稳定性好。体系固化反应平稳且放热量较少,完全固化后的树脂试样具有良好的耐水性、耐热性和物理机械性能。     

低粘度酚醛改性胺环氧固化剂的性能研究

采用非等温DSC法对自制的低粘度酚醛改性胺固化剂与环氧树脂的固化反应工艺参数进行了推导,并通过测试体系的固化度加以验证。固化物采用红外光谱进行了表征,同时测定了浇注体的力学性能、热性能(TG),并通过扫描电镜(SEM)对拉伸断裂面的表面形貌进行了观察。结果表明:环氧树脂E-51与自制固化剂的质量比为100∶35,固化工艺条件为常温/24 h+80℃/2 h时,体系力学性能最佳,拉伸强度55.2 MPa、弯曲强度92.8 MPa、压缩强度83.0 MPa,断裂伸长率2.2%,Tg达到280.3℃。该固化剂粘度低、耐热性好、具有很好的柔韧性,可用于建筑结构胶。     

微波固化环氧树脂／氨基二苯醚树脂的耐热性能研究

以二苯醚树脂(DPO)为原料，合成了一类新型耐高温树脂一氨基二苯醚树脂(ANDPO)，用作双酚A环氧树脂(EP)的固化剂，以提高环氧树脂的耐热性。采用微波技术固化EP／ANDPO体系。通过FTIR定量研究了EP／ANDPO体系的反应程度，利用差示扫描量热法(DSC)和热重分析法(TG)研究了固化体系的耐热性能，并与热固化进行了比较。结果表明：微波固化显著提高了体系的固化速度和热性能。体系转化率为95％时，400W的微波只需10min即可完成固化，而热固化需要在150℃固化240min。微波固化产物的Tg、表观分解温度TA、温度指数Tzg分别为172．6℃、322℃和200℃。而热固化产品的Tg、TA、Tzg分别为163．5℃、306℃和189℃。两种固化方式所得产品的TA、Tzg均高于目前所用的芳香族胺类固化剂，显著提高了环氧树脂的耐热性能。     

PCB绝缘层感光树脂的固化工艺

采用差示扫描量热分析法,研究了印制电路板(PCB)绝缘层树脂——感光改性环氧树脂预固化体系中固化剂2123型酚醛树脂和固化促进剂咪唑的合适配比。利用硅烷偶联剂对纳米SiO_2进行表面处理制得亲油性纳米SiO_2,将其掺入到感光改性树脂固化体系中以提高体系的热稳定性能。采用正交实验和单因素实验方法,研究了亲油性纳米SiO_2用量、固化最高温度、最高温度固化时间3个因素对该树脂体系固化产物在200℃的热降解量的影响。结果表明,感光改性环氧树脂/2123型酚醛树脂/咪唑最佳质量比为100/5/1.5,此时的固化反应最为完全;在掺杂纳米SiO_2的感光改性树脂的最佳固化工艺条件下,即当亲油性纳米SiO_2质量分数为5%,固化最高温度为120℃,最高温度固化时间为2 h时,固化产物的200℃热降解量为0.94%。     

环氧树脂／酸酐固化体系的固化动力学及耐热性研究

通过不同升温速率下的DSC研究了环氧树脂/酸酐固化体系的固化动力学.利用DSC、DMA和TGA研究了固化体系的耐热性能.通过分析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.其均值为62.00 kJ/mol,结合Crane公式求出反应级数为0.92.采用DSC法测得玻璃化转变温度Tg=183℃.采用DMA法测得玻璃化转变温度Tg=182℃.热失重曲线表明,固化体系的起始分解温度为350℃.     

环氧树脂改性酚醛型氰酸酯树脂的研究

用E-51环氧树脂对酚醛型氰酸酯树脂(n-CE)进行增韧改性,研究了改性n-CE树脂体系的凝胶时间,采用示差扫描量热法(DSC)研究了改性n-CE树脂体系的反应活性及固化工艺,通过热重分析法(TGA)分析了不同含量E-51环氧树脂改性n-CE后固化物的热性能,并测定了体系的吸水率及力学性能。结果表明,随着E-51环氧树脂用量的增加,n-CE改性体系的反应活性逐渐提高,固化温度逐渐降低;体系的韧性增加;改性后材料的起始热分解温度均在300℃以上,吸水率均低于2%。