水处理用高性能压力容器的材料和性能设计

对一种水处理用高性能压力容器的复合材料体系进行了研究,首先采用差示扫描热分析(DSC)的方法,分析了树脂基体的固化过程,确定了树脂的反应动力学和固化温度,以此为基础,制作了树脂基体和复合材料的力学性能测试用试件,测试试件的性能,根据测试结果,采用网格理论对复合材料压力容器的结构进行设计,最终得到具有较高设计性能的水处理用压力容器。     

生物质基酚醛树脂的合成及其复合材料性能

用苯酚在酸性条件下对杉木木粉进行常压、高温液化制备液化油,以中和后的生物液化油和改性剂尿素进行氨基甲酸酯提质,并与多聚甲醛缩聚得到生物基热固性树脂;以生物基热固性树脂作为复合材料基体,制备了石英布层压板复合材料。采用凝胶渗透色谱法(GPC)、差热扫描量热法(DSC)、傅立叶红外光谱(FT-IR)、流变测量和热失重分析(TGA)等表征了生物热固性树脂及其固化物的性能,采用扫描电镜(SEM)、三点弯曲力学性能测试和动态热机械分析(DMA)等技术对复合材料的断面形貌和力学性能进行了评价。结果表明:生物基热固性树脂的固化存在2个固化放热峰(185和220℃);生物基热固性树脂的树脂残炭率约为45%~48%;生物树脂基层压板复合材料的室温弯曲强度为357 MPa、弯曲模量为17 GPa;生物树脂基复合材料的玻璃化温度大于270℃(远高于酚醛树脂复合材料的玻璃化温度215℃)。生物质酚醛树脂是一种可以替代纯酚醛树脂的绿色低成本热固性复合材料基体。     

用差示扫描量热法研究环氧树脂的固化特性

利用差示扫描量热法研究了芳纶复合材料的环氧树脂基体（改性环氧树脂F－46）中固化剂合量对树脂基体固化反应温度，反应热的影响，结果表明，当固化剂含量低于20质量份时，树脂基体的固化反应热随固化剂含量的增加而增加，当固化剂含量超过20质量份后，固化反应热开始下降，此环氧树脂基体的最低固化反应温度为114.3℃，固化反应峰值温度为169.3℃，固化反应表观活化能为80.35kJ/mol,固化反应级数为0.91.     

酚醛型环氧树脂改性氰酸酯共聚物固化反应动力学研究

采用差示扫描量热法(DSC)对酚醛型环氧树脂改性双酚A型氰酸酯树脂的固化反应动力学进行了研究,用Kissin-ger方程计算出树脂的表观活化能,其计算值为60.81kg/mol,用Crane定理求得反应级数为0.8846.用外推法求得树脂体系的起始固化温度为120.00℃,峰顶固化温度为176.67℃,终止固化温度为226.67℃.由树脂的DSC和流变分析得到了合理的固化工艺,玻璃纤维织物/改性氰酸酯复合材料具有良好的力学性能.     

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。     

中温固化、高温使用树脂体系研究

研究了以多官能团环氧树脂及液体酸酐为基体,以叔胺为促进剂组成的中温固化、高温使用树脂体系.利用正交试验优选了树脂配方.该树脂体系黏度低、适用期长、力学性能良好、耐热性高,其Tg达163℃.经优选法确定的树脂配方为:环氧树脂100质量份,MNA酸酐固化剂用量的实验系数(C取值)0.9,促进剂1.2份,固化条件为120℃/6h.复合材料在高温下的力学性能保持率较高.该树脂体系适于湿法缠绕成型工艺.     

芳纶纤维复合材料基体(AFR-TE)的性能研究

为了改善芳纶纤维增强树脂基复合材料的界面粘结性能,本文从树脂基体入手,依据相似相容原理和芳纶的结构特点,合成出新型热固性树脂(AFR-TE)用作芳纶复合材料的基体.采用非等温DSC法研究了AFR-TE树脂体系的固化反应动力学,确定了合理的固化制度;测定了AFR-TE树脂浇铸体的力学性能和耐热性能;探讨了芳纶/AFR-TE复合材料的界面粘结性能.结果表明,AFR-TE树脂固化反应级数为一级;AFR-TE树脂浇铸体的热变形温度(123.5℃)比E-51环氧树脂提高了25％,AFR-TE树脂各项力学性能都优于E-51环氧树脂,韧性得到明显改善;芳纶纤维/AFR-TE树脂复合材料的层间剪切强度和横向拉伸强度为71.2MPa和30.2MPa,分别比芳纶/E-51环氧复合材料提高了22.8％和58.1％,这表明AFR-TE树脂对芳纶的界面粘结性明显优于环氧树脂.     

芳基乙炔树脂的固化反应动力学及流变行为研究

通过对芳基乙炔树脂的固化动力学研究确定其适宜的固化工艺。采用DSC和流变分析得到芳基乙炔树脂的特征固化参数及其固化度与温度的关系曲线。结果表明,树脂的起始反应温度为127.1℃,反应峰值温度164.2℃,终止反应温度195.1℃。固化动力学参数为:表观活化能E=190.12kJ/mol,反应级数n=1.87,频率因子A=1.995×1019。芳基乙炔树脂的加压固化温度为110～115℃,其起始固化温度为115℃。固化工艺为:115℃/8h+120℃/8h+140℃/2h+160℃/2h+180℃/2h+200℃/2h+220℃/4h。芳基乙炔树脂凝胶前固化过程由化学反应控制,凝胶后属于扩散控制,因此在凝胶时需延长固化时间。     

拉挤成型用树脂配方体系的研究

通过对拉挤成型用树脂配方体系的研究,为拉挤用树脂配方的设计与改进提供思路与方向,从而满足拉挤生产中的不同需求。通过FTIR和GC-MS研究了树脂配方的成分,该配方主要由环氧/酸酐体系加上叔胺类促进剂以及添加剂组成;通过树脂凝胶试验仪和DSC研究了该树脂配方体系的固化反应行为,发现其在140℃时具有最短的凝胶时间(121.0 s)和固化时间(184.5 s),同时在升温速率为5℃/min时的最佳固化反应温度为136℃;对该树脂配方体系和环氧/酸酐体系固化物的力学性能、热变形温度进行了对比研究,发现该树脂配方体系在韧性较好的同时其热变形温度没有受到影响,进一步通过SEM研究发现拉挤用树脂配方体系为韧性断裂而环氧/酸酐树脂体系为脆性断裂。     

固化温度对苎麻纤维增强酚醛树脂的影响研究

采用热压成型法制备了苎麻纤维增强酚醛树脂复合材料(RFRP),通过热机械分析、热重分析及扫描电镜研究了固化温度分别为130,155及180℃时RFRP性能的变化。结果表明,随着固化温度的升高,酚醛树脂固化更充分,130℃下固化2 h的RFRP的储能模量在0～180℃测试区间下降了21 MPa,155℃和180℃下固化产物的储能模量变化不大。苎麻纤维的加入提高了基体树脂的储能模量,155℃下固化2 h的RFRP的储能模量达到最高为37.33 MPa。SEM观察可见纤维与树脂结合紧密。随着固化温度的升高复合材料的残炭率提高,700℃时的残炭率最高可达44.13%,材料的热稳定性提高。     

邻苯二甲酸二烯丙基酯树脂固化特性的研究

运用示差扫描量热(DSC)法研究了邻苯二甲酸二烯丙基酯(DAP)树脂的固化反应历程。讨论了引发剂对DAP固化特性的影响,并由DSC曲线得到了DAP树脂的固化工艺和动力学参数。通过固化度、FT-IR的测试对DAP树脂在中温条件下的固化情况进行了研究。结果表明:在过氧化二异丙苯(DCP)固化体系中引入BPO可以使DAP树脂在更低温度下引发固化;在BPO、DCP用量均为2%的条件下,确定了体系的凝胶温度、固化温度、后处理温度分别为:100.5℃,124.3℃,137.8℃,表观活化能为129.3 kJ/mol,反应级数为0.950。固化度、FTIR的测试结果表明:DAP树脂在中温条件下可以固化得较完全。     

风力发电机叶片用环氧树脂胶粘剂的研究

研究了618#环氧树脂和自制的FC-A1,FC-A2树脂与自制的FC-350,FC-351固化剂组成的3种体系的流变特性和固化行为,探讨了固化体系配比和固化温度对浇注体的拉伸和弯曲强度等力学性能的影响。结果表明,体系最佳配比(质量比)为100∶35,固化工艺为25℃/24 h+70℃/8 h。该体系可望用作风力发电机叶片胶粘剂。     

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。     

聚三唑酯树脂的合成及其性能

通过酯化反应合成丁二酸二炔丙醇酯(DPS)、间苯二甲酸二炔丙醇酯(DPIP)、对苯二甲酸二炔丙醇酯(DPP),与三官能团叠氮化合物(TAMTMB)反应,制备了3种热固性聚三唑酯(PTAE)树脂,研究了树脂的加工特性、固化行为、树脂固化物的力学性能,制备和表征了T700单向碳纤维增强PTAE树脂复合材料。结果表明,PTAE树脂具有良好的加工性能,可在较低温度(80℃)下固化;固化后的PTAE树脂的玻璃化转变温度(Tg)受主链结构影响,3种树脂的Tg均高于140℃,浇铸体弯曲强度高于170 MPa,T700单向纤维增强PTAE树脂复合材料的常温弯曲强度高于1500 MPa。     

BA9913环氧树脂固化动力学和TTT图

以BA9913树脂的全动态DSC扫描实验为基础,结合半经验的唯象模型获得了基于唯象模型的高韧性环氧(牌号:BA9913)树脂的固化动力学参数,建立相应的动力学模型,并测定了BA9913树脂在100℃时保温不同时间后的凝胶固化度。利用Di Benedetto方程研究了该等温条件下BA9913树脂固化度与加热时间的关系,得到其玻璃化转变温度与固化时间的关系表达式。采用测凝胶储能模量的方法得到了BA9913树脂凝胶时的固化度和玻璃化转变温度之间的关系,绘制了BA9913树脂的TTT图。在此基础上对T300/BA9913的固化工艺进行了优化,并研究了优化前后T300/BA9913复合材料的内部质量、基本力学性能及玻璃化转变温度。     

马来海松酸酐的合成及其固化反应特性研究

松香与亲二烯体进行Diels-Alder反应合成了环氧树脂固化剂马来海松酸酐,利用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、热重分析仪(DTA)、拉力机等分析测试手段,对环氧树脂/马来海松酸酐体系固化产物的特性进行了研究。结果表明,环氧树脂/马来海松酸酐固化体系在100℃/2h、120℃/2h、150℃/5h、质量比为1:0.8的条件下可完全固化。固化产物的平均剪切强度17.3MPa,热分解温度可达371.5℃,与甲基四氢苯酐(Me-TH-PA)/环氧固化物相比,分别高3.74MPa,6.1℃。该产物可望在环氧树脂中高温固化领域得到广泛应用。     

聚氨酯嵌段改性环氧树脂的合成及性能

通过两步法在环氧树脂主链中成功引入了聚氨酯链段,合成了新型环氧树脂。采用傅立叶变换红外光谱仪、热失重分析仪、差示扫描量热仪等对其进行了结构、热学和力学性能表征。通过合成条件优化及固化过程的研究,得到了最佳反应条件:第一步反应为50℃下反应1 h,第二步反应为70℃下反应1 h,固化条件为110℃反应1 h,升高至140℃后反应2 h,继续升高至160℃后再反应1 h。通过对固化后环氧树脂的热性能及拉伸性能的研究发现,聚氨酯链段的引入可将环氧树脂的断裂伸长率提高至36.7%~130.1%,但是却在一定程度上降低了其热稳定性和拉伸强度。     

钝化2-乙基-4-甲基咪唑/环氧树脂低温固化体系研究

测定了三种α-甲基丙烯酸钝化2-乙基-4-甲基咪唑固化环氧树脂(EP)体系的凝胶时间及固化反应放热曲线,制定了EP固化体系的固化工艺条件,并对这三种EP固化体系的室温(20℃)储存特性及其浇铸体的综合性能进行了比较。结果表明:这三种EP固化体系均可在80℃时快速固化,浇铸体的固化工艺条件为80℃/4 h;当m(E-51)∶m(Eg-031)∶m(固化剂)=25∶25∶2时,EP固化体系预浸料具有最长的储存期(15 d),是综合性能优良的低成本复合材料制造用基体树脂,其弯曲强度、弯曲模量、冲击强度和热变形温度分别为109.3 MPa、3.0 GPa、7.76 kJ/m2和125℃。     

低黏度环氧树脂高温固化的性能影响

研究了风电叶片用低黏度环氧树脂在70℃、90℃和110℃固化温度下固化物的性能变化。气相色谱–质谱分析低黏度环氧树脂主要由双酚A环氧树脂和1,4–丁二醇二缩水甘油醚组成,固化剂为多元胺的成分,再通过红外光谱对70℃、90℃和110℃3组样件进行分析,结果显示,随着固化温度升高,固化物中起到体型网络交联的醚键的含量呈下降趋势,同时羰基和亚甲基含量增加,这些都说明在此固化温度区间内,固化温度升高,高分子的交联度呈下降趋势。对环氧浇铸体和玻璃钢样件的力学性能测试显示,从70℃到110℃固化温度升高样件的各项力学性能呈下降趋势。     

2-甲基-2，5-二氧-1，2-氧磷杂环戊烷阻燃及固化环氧树脂研究

基于2-甲基-2,5-二氧-1,2-氧磷杂环戊烷（OP）既含有磷原子又有酸酐基团的特殊结构,分别研究了OP对环氧树脂/4,4'-二氨基二苯基甲烷（DDM）固化体系的阻燃性能及其对环氧树脂的固化作用。结果表明,OP对环氧树脂/DDM体系的固化有一定的促进作用,得到的含磷环氧树脂的极限氧指数为24.2 %,垂直燃烧测试达到UL94 V-0级别;OP对单纯环氧树脂也具有一定的固化作用,环氧基团和酸酐基团摩尔比为1:1,160 ℃条件下反应6 h已完全固化。