聚硅氧烷改性环氧树脂对玻璃纤维/酚醛复合材料高温残余强度的影响

ASTM 3059-18标准将高温残余力学性能纳入树脂基复合材料阻燃指标，突破了复合材料传统化学阻燃概念，标志着结构阻燃概念得到了设计方的重视。本文将自制的聚硅氧烷改性环氧树脂(EP-Si)与酚醛树脂(PF)共混，并辅以无机粉料和玻璃纤维增强体，通过力学性能、热失重(TGA)、锥形量热(CCT)和扫描电镜(SEM)等测试方法，研究了EP-Si和无机粉料对玻璃纤维/酚醛复合材料高温残余强度的影响。实验结果表明：当EP-Si用量为40wt%，复合材料的常温及高温残余弯曲强度分别为384.4 MPa、53.3 MPa，相比PF复合材料提高了78.7%、85.1%；辅以适当比例无机粉料，高温残余弯曲强度最高可达85.1 MPa，相比PF复合材料提升了195.5%。高温处理后含硅PF复合材料厚度膨胀而PF复合材料厚度收缩；含硅PF复合材料的热解残留率更高，表层氧化降解更快，但内层生成CO含量低于PF复合材料；含硅树脂基体的无机热解产物保护了内层树脂和纤维，原位热解无机产物分布更均匀、与无机粉料相容性好及可能存在的共烧结作用进一步隔离了氧气侵入，提高了结构完整性和高温残余强度。     

聚硅氧烷改性环氧树脂体系的制备,形态与性能

聚胡氧烷－环氧树脂体系微相分离形态形成过程不同于一般反应性液体橡胶改性环氧树脂。此体系微相分离结构是在预反应过程中形成的，是聚硅氧烷在环氧树脂中的分散和聚结两种趋势共同作用的结果。预反应中形成的嵌段共聚物使该体系微相分散微细而且均匀，一未改性环氧树脂相比，经预反应制得的固化物弯曲杨氏模量和玻璃态线性热膨胀系数均有明显下降，因此内应力大幅度降低，抗开理解指数大为提高；而直接共混法改性环氧树脂低应力化     

低密度支撑剂用酚醛/环氧树脂改性复合材料的研究

采用液体酚醛树脂浸渍,再用环氧树脂包覆的方法制备了以坚果壳为基体的低密度支撑剂用复合材料,通过IN STRON万能材料试验机,TGA,SEM等测试手段测试了复合材料的性能。研究表明,浸渍的酚醛树脂溶液浓度达到70%时,复合材料在60M Pa压力下变形量有一最小值;随着颗粒表面包覆层环氧树脂量的增加,复合材料在60M Pa压力下变形量逐渐减少,当树脂量大于25%时,变形量变化不大;TGA表明复合材料耐热性提高;SEM发现未包覆改性的颗粒表面有较多孔洞,包覆改性后的复合材料表面较光滑,孔洞明显减少;显微镜照片显示未包覆改性的颗粒60M Pa压力下严重破裂,而复合材料没有破裂现象,且颗粒表面有明显的树脂层;吸水能力由30.45%降至6.58%,耐溶剂性能明显提高。     

环氧改性聚硅氧烷的合成与研究

环氧改性聚硅氧烷不仅具有普通聚硅氧烷的各种优异性能,还具有环氧基团的高强度粘接性、低收缩率、加工性能好等优点。另外,环氧改性聚硅氧烷可以利用环氧基多种多样的固化剂来丰富其固化方式、扩大其应用范围。本文重点介绍了合成环氧改性聚硅氧烷的五种方法:(1)硅氢加成法;(2)开环聚合法;(3)环氧基开环反应法;(4)双键氧化成环法;(5)缩聚法。概述了各种方法的特点及该领域的最新研究成果,最后展望了环氧改性聚硅氧烷未来发展方向。     

线型聚硅氧烷改性聚醚型聚氨酯/环氧树脂互穿聚合物网络

以端羟基聚硅氧烷(PDMS)、4,4,-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、聚醚多元醇为原料制得端异氰酸酯基(-NCO)聚氨酯预聚体,再与环氧树脂E-44反应制得一系列聚硅氧烷改性聚氨酯/环氧树脂互穿聚合物网络。通过红外光谱、接触角、拉伸试验、动态力学分析、扫描电子显微镜对聚合物体系的结构与性能进行了研究和表征。实验结果表明,聚硅氧烷的引入使得互穿聚合物网络的表面疏水性增强,表面自由能降低,拉伸强度下降但断裂伸长率升高。随着聚硅氧烷用量的增加,聚合物体系的玻璃化转变温度从-45℃提高到了-36℃。     

苯胺衍生物改性酚醛树脂的性能和结构表征

选用某种叔胺类化合物作苯酚和甲醛反应的催化剂,并加入少量苯胺衍生物,制备了一种分子量较高的改性酚醛树脂。根据IR、NMR和GPC的测试分析,对苯胺衍生物改性酚醛树脂的结构特征等进行了研究。它与环氧树脂合成压制的玻璃布层压板的浸水后绝缘电阻可达1011Ω以上,其它主要性能也达到了国外同类产品水平。     

聚硅氧烷转化制备硅氧碳多孔陶瓷的研究进展

硅氧碳多孔陶瓷耐高温,密度低,比强度高,比表面积大,热导率低,介电性能优良,应用前景广阔。聚合物前驱体转化法已成为颇具前景的陶瓷材料制取手段。文章在简要介绍聚硅氧烷的基础上,从聚硅氧烷热解前、热解过程中以及热解后不同阶段形成特定的孔结构出发,重点阐述了通过聚硅氧烷热解制备硅氧碳多孔陶瓷的工艺研究现状,并提出了亟待解决的问题。     

固化促进剂对环氧共混体系相结构的影响

加入促进剂三氟化硼－乙基胺使双酚Ａ缩水甘油醚型环氧树脂（Ｅ５１）／聚砜（ＰＳＦ）／二氨基本基砜（ＤＤＳ）共混体系迅速达到凝胶点，使相分离早期固定，易于获得平均径较小的共混物相结构，促进剂使固化反应速度提高与降低温度相分离速度降低对共混物相结构的影响具有一致性。     

环氧改性酚醛树脂纳米复合材料的制备及性能研究

为提高酚醛树脂(PF)的耐热性和韧性,拓宽其应用范围,采用环氧树脂(EP)和纳米二氧化硅(SiO_2)对酚醛树脂进行改性,研究环氧树脂和纳米粒子用量对酚醛树脂综合性能的影响。测试结果综合分析表明,在环氧树脂用量为20%(wt,质量分数),KH560用量为20%(wt,质量分数),纳米SiO_2用量为1%(wt,质量分数)条件下,环氧/纳米SiO_2改性酚醛树脂复合材料的聚合时间和软化点得到提高,热分解温度达到416.2℃,冲击强度达到7.49kJ/m~2,具有较好的性能。     

含侧环氧基硅油复合改性环氧树脂的研究

采用侧基环氧化硅油(ES)及其改性物(PSA)来复合改性双酚A型环氧树脂(EP).通过测定复合改性固化物的冲击强度、拉伸强度、断裂伸长率和玻璃化转变温度(Tg),扫描电子显微镜对改性固化物的断裂面形态分析等,系统探讨了复合改性方法、有机硅组成及其含量等对复合改性材料性能的影响.结果表明,采用ES和PSA复合改性EP后,其韧性和耐热性均有不同程度的提高,且以环氧值高的ES和PSA的改性效果更好.其中环氧树脂经10份ES-16或10份PSA-16改性后,Tg由未改性的156.73℃提高到177.35℃,比改性前提高了近20.62℃,均达到了很好的增韧和提高耐热性的效果,符合电子封装等高性能材料的改性要求.     

含三嗪结构环氧组成物的研究

合成了一种新型环氧树脂固化剂———三 ( 2 羟乙基 )异氰尿酸酯 (THEIC) ,改性桐油酸酐 (TTOA) ,通过IR光谱确认了其结构及其环氧固化物的结构。结果表明 ,三嗪环结构被成功引入环氧组成物中 ,高聚物具有较好的热性能     

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．     

酚醛环氧树脂改性环氧胶粘剂的耐热性能研究

通过以双酚A型环氧树脂(E-51)为树脂基体，双酚A型酚醛环氧树脂为改性剂，4,4-二氨基二苯砜(DDS)为固化剂，研制出了一种耐高温环氧胶粘剂。结果表明：酚醛环氧树脂的加入能够大幅度地提高环氧胶粘剂的耐温性能。动态热机械分析结果显示，酚醛环氧树脂的加入，使环氧树脂体系的玻璃化转变温度(T_g)从216.46℃提高到了234.03℃;在氮气氛围下，其失重5%的温度从387.03℃提高到了395.779℃;在空气氛围下，其失重5%的温度从373.95℃提高到了381.271℃。同时，酚醛环氧树脂改性环氧胶粘剂的150℃剪切强度比常规环氧树脂体系提高了35.9%,175℃剪切强度提高了10.06MPa。预期在民用航空等领域可得到广泛的应用。     

聚砜改性环氧树脂共混体系相结构的控制

研究了双官能团环氧树脂（Ｅ５１，Ｅ３９）与聚砜（ＰＳＦ）共混体系，在用二氨基二苯基砜（ＤＤＳ）固化时相分离结构的控制，在反应初期为均相体系，随固化反应的进行，环氧的分子量增大，体系发生相分离，相差异微镜观察的结果表明，温度较低时相分离进行缓慢，遵循旋节相分离的机理，利用这一特点，在低温进行共混物预固化，调控反应程度，在环氧树脂达到不同的分子量时再行固化，电子显微镜（ＳＥＭ），红外（ＦＴＩＲ）分析，     

复合改性酚醛树脂热降解过程的研究

采用综合热分析技术考察了氨酚醛树脂（PF1．2）、两种硼改性酚醛树脂（BPF1、BPF2）和两种复合改性酚醛树脂（水杨醛改性BPF1、苯甲醛改性BPF1）的热降解过程,利用红外光谱技术研究了热降解过程中五种树脂结构的变化规律,以期指导成炭率高、热稳定性好的复合改性酚醛树脂的合成。结果表明：在酚醛树脂结构中引入硼酸,改变了其分子结构,生成了键能较高的硼酯键,提高了酚醛树脂的高温成炭率;两种复合改性酚醛树脂通过向硼酚醛树脂BPF1中分别引入含有芳环结构的水杨醛和苯甲醛,形成了新的共轭结构,改善了酚醛树脂的热稳定性,提高了其成炭率。     

环氧改性新型双酚A酚醛树脂的研制

用苯酚-甲醛为原料的传统酚醛树脂中,游离酚的含量较高,使其在食品包装材料中的使用受到限制.以双酚A取代苯酚作主要原料,通过缩聚反应合成了新型双酚A酚醛树脂,通过正丁醇醚化、环氧树脂改性,热固化后形成兼具两种树脂优良性能的、耐酸、耐硫的复杂体型结构涂层.用红外光谱、热重-差热分析等技术对环氧改性的酚醛树脂的特征及热固化温度进行了研究,并测试了涂层浸泡液中游离酚及游离醛的含量.结果表明,环氧基全部参与了固化,涂层具有优良的耐热性能(386℃),且游离酚含量(0.0472 mg/L)远低于相关国家标准要求(0.1000 mg/L).与传统的苯酚-甲醛树脂相比,该涂层更适宜于作为食品罐头内壁材料和防腐蚀材料使用.     

聚氨酯／环氧树脂共混物的形态结构及其力学性能

聚氨酯和环氧树脂共混体系，通过固化前后的红外谱图，分析了两者之间的反应；由扫描电镜照片和计算共混体系杨氏模量，都表明两种共混物形成了连续的两种互穿网络结构，共混物中两组分质量比是影响其力学性能的相区尺寸的主要因素，将此共混物作为涂层的抗汽蚀性和冲蚀磨损性都很好。     

聚硅氧烷嵌段聚氨酯／环氧树脂IPN的动态力学性能与形态结构

以甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)、聚醚二元醇为主要原料制得-NCO封端的聚氨酯预聚体,其中加入少量端氨基聚硅氧烷,利用-NH2与-NCO反应而将聚硅氧烷链嵌段引入到聚氨酯预聚物链中,然后按一定比例加入环氧树脂E-51,并加入扩链剂、交联剂等,充分混匀后固化得到聚硅氧烷嵌段聚氨酯/环氧互穿网络聚合物(IPN)。对材料进行了扫描电镜(SEM)测试和动态力学分析(DMTA),结果表明,该互穿网络聚合物在-100℃~110℃范围内阻尼损耗因子tanδ>0.3,是一种优良的宽温域高性能阻尼材料,其性能与聚硅氧烷的含量和分子量的大小密切相关。     

聚硅氧烷/聚己内酯/环氧树脂复合体系的制备及性能

采用端硅氧烷基聚己内酯/聚硅氧烷混合物(PCL-TESi/PDMS-TESi)作为增韧剂和无机前驱物,通过与环氧树脂(EP)共混制得聚硅氧烷/聚己内酯/环氧树脂复合体系。利用扫描电镜(SEM)、X光电能谱(XPS)对复合体系进行了两相相容性分析和表面元素分析,并研究了体系的拉伸性能、耐热性和耐水性。结果表明:复合体系在固化过程中,Si元素在一定程度上向表面迁移富集;随着PCL-TESi/PDMS-TESi量的增加,两相形貌经历了"海岛"结构-IPN结构-"海岛"结构的变化;当复合体系中PCL-TESi/PDMS-TESi与EP质量比为5∶5时,断裂伸长率由0%提高到27%,抗拉强度基本不变,5%失重时的热分解温度从155.8℃提高到310.2℃,在50℃蒸馏水中浸泡7天后质量变化率小于1%。     

聚硅氧烷/聚己内酯/环氧树脂复合体系的制备及表面性能

通过—OH和—NCO的亲核加成反应,直接合成出端硅氧烷基聚己内酯/聚硅氧烷混合物(PCL-TE-Si/PDMS-TESi),再与环氧树脂(EP)共混制得聚硅氧烷/聚己内酯/环氧树脂复合体系。利用扫描电镜、X光电子能谱对复合体系进行了两相相容性分析和表面元素分析,通过测试复合体系的表面接触角,利用Owens-Wendt-Kaelble模型推算出复合体系的表面张力,并研究了体系的耐水性。结果表明：复合体系在固化过程中,Si元素在一定程度上向表面迁移富集;50℃固化体系的两相相容性好于室温固化体系;室温固化体系的表面张力随PCL-TESi/PDMS-TESi含量的增加逐渐下降,且低于50℃ 固化体系的表面张力;复合体系耐水性优异,当PCL-TESi/PDMS-TESi 与EP质量比为5∶5时,常温固化体系在50℃蒸馏水中浸泡7天后质量变化率小于1%。