新型C／C复合材料基体前驱体——酚醛型氰酸酯树脂的研究

以苯酚、甲醛为原料，草酸为催化剂自制改性酚醛本体；所得酚醛本体与溴化氰，在三乙胺催化下反应得到酚醛型氰酸酯树脂．采用红外光谱仪、热重分析仪、流变仪等分析了酚醛型氰酸酯树脂的纯度、残碳率及粘度特性。以合成的酚醛型氰酸酯树脂为基体前驱体，采用RTM工艺浸渍增密了碳纤维复合材料坯体，制备出了酚醛型氰酸酯基二维C／C复合材料制品，并对C／C复合材料的力学性能进行了评价．试验结果表明酚醛型氰酸酯树脂是一种极具前景的新型C／C复合材料基体前驱体．     

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。     

酚醛氰酸酯树脂的固化动力学研究

通过非等温DSC对自制的酚醛氰酸酯树脂进行了固化动力学方面的研究，通过T～β外推法得到树脂凝胶化温度为211．00℃，固化温度为246．67℃，后固化温度为300．78℃。通过Kissinger方程求解树脂固化反应表观活化能为△E=74．14kJ／mol，碰撞因子为A=4．99×10^6。通过Crane方程求得固化反应级数为n=0．920。     

双酚A型氰酸酯树脂的性能

首先对自行合成的双酚Ａ型氰酸酯（ＢＣＥ）树脂进行了ＤＳＣ分析,得到该树脂的熔点为７９．２℃。继而,研究了ＢＣＥ树脂固化后的力学性能。借助ＤＭＡ、ＴＧＡ等热分析技术研究了该树脂固化物的耐热性能。研究结果表明,ＢＣＥ树脂固化的具有优异的耐热性能（Ｔｇ＝２５８℃,起始分解温度〉４２６℃）,较高的力学性能（σｆ＝１０４ＭＰａ,Ｅｆ＝３．１０ＧＰａ,σｃ＝８６ＭＰａ,Ｅｃ＝３．０３ＧＰａ）,良好的耐湿热性能     

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．     

氰酸酯树脂的合成与表征

简要叙述了氰酸酯树脂的性能及国内外研究的状态，并介绍了双酚Ａ型氰酸酯树脂的合成方法，性能及其结构表征。     

氰酸酯树脂与环氧树脂共聚物的性能研究

借助DSC、FTIR和凝胶实验研究了氰酸酯树脂与环氧树脂的共聚反应。并对共聚树脂的力学性能、介电性能和耐热性进行了表征。结果表明:共聚体系中环氧树脂的添加量适当,共聚树脂的耐热性和介电性能下降不多,却能够显著地提高共聚树脂的力学性能。     

氰酸酯树脂改性的研究现状

介绍了氰酸酯树脂改性的几种方法,阐述了热固性树脂、热塑性树脂、橡胶弹性体、晶须等改性氰酸酯的研究现状及优缺点,并展望了氰酸酯树脂的研究方向。     

双马来酰亚胺改性氰酸酯树脂的研究

利用双马来酰亚胺的预聚体(BMI)对氰酸酯树脂(CE)进行改性。通过傅立叶红外光谱(FT-IR)跟踪研究了CE/BMI体系的固化反应,探讨了反应机理,并研究了CE/BMI体系固化后的力学性能及热性能。结果表明:CE/BMI体系主要存在CE、BMI间的共聚反应以及各自的自聚反应;BMI对CE有增韧增强的作用,当BMI与CE质量比为33%时,CE/BMI体系的韧性及强度最好,并且该体系具有优异的耐热性,其热分解温度在410℃以上。     

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。      

F-48环氧树脂改性双酚A型氰酸酯树脂的研究

采用FT-IR与DSC研究了F-48酚醛型环氧改性双酚A型氰酸酯树脂的固化行为及固化工艺,通过DMA、TGA、介电性能和冲击强度测试对F-48酚醛型环氧改性双酚A型氰酸酯树脂的热性能、介电性能和韧性进行了研究。结果表明,随着F-48环氧树脂含量的增加,改性氰酸酯的Tg总体呈升高趋势,最高达到255℃;改性后的氰酸酯树脂热分解温度逐渐降低;F-48环氧树脂加入量为氰酸酯质量的25%时,改性氰酸酯树脂具有较低的介电常数和介电损耗;改性氰酸酯的冲击强度较纯氰酸酯树脂提高25%。     

氰酸酯树脂在航空航天领域应用研究进展

介绍了氰酸酯树脂的性能、反应特性,重点综述了氰酸酯树脂基复合材料在机舱潜艇防火结构及卫星结构和空间光学系统结构等方面的应用情况及发展前景.     

聚氨酯预聚体改性双酚A型氰酸酯树脂的研究

采用差示扫描量热法(DSC)研究了聚氨酯预聚体改性双酚A型氰酸树脂的固化行为及工艺,通过动态热机械分析(DMA)、热重分析(TGA)、介电性能和冲击强度测试对其玻璃化转变温度(Tg)、耐热性、介电性能和韧性进行了研究.结果表明,聚氨酯预聚体的加入可以很好地提高氰酸酯的韧性,当预聚体加入量为20％(质量分数)时,改性氰酸酯树脂的冲击强度达到最大值15.3 kJ/m2,比纯氰酸酯树脂提高了218％.改性氰酸酯树脂的Tg逐渐降低,预聚体加入量为氰酸酯质量的40％时,Tg降低为193℃,仍然具有较低的介电常数和介电损耗.     

改性氰酸酯树脂体系韧性及介电性能研究

对聚醚酰亚胺增韧改性氰酸酯树脂体系的断面形态和冲击韧性进行分析,并对改性氰酸酯树脂体系的介电性能进行表征和分析.研究表明,聚醚酰亚胺在改善氰酸酯树脂体系韧性的同时,也提高了树脂体系的介电性能.树脂的介电性能与树脂体系的催化剂含量、固化温度和增韧剂含量有较大关系.     

氰酸酯树脂增韧改性的研究进展

综述了目前氰酸酯树脂增韧改性的各种方法,包括热塑性树脂增韧、热固性树脂增韧、橡胶弹性体增韧、热致液晶聚合物增韧等,讨论了改性氰酸酯树脂的应用前景.     

氰酸酯树脂的固化催化研究新进展

氰酸酯(CE)树脂被公认为是"21世纪制备高性能结构/功能材料最具竞争力的树脂品种",但是高固化温度以及由此带来的固化物性能稳定性差的问题成为制约CE应用的瓶颈.因此,CE树脂的固化催化研究显示出重要的理论意义和巨大的应用价值.综述了近年来CE树脂固化催化研究的新进展,包括各类专门催化剂及其催化机理,以及用于CE增韧增强的改性材料对CE固化反应的催化效应,展望了CE树脂固化催化研究的发展趋势.     

氰酸酯/环氧树脂的固化反应历程

采用傅里叶红外光谱仪研究了4种不同比例的氰酸酯(CE)/环氧树脂(EP)混合体系在一系列固化温度下固化后的产物组成,结果证实了6步反应的存在。当EP含量高时,体系生成物主要是口恶唑烷酮和部分异氰酸脲,而三嗪环很不显著;EP含量低时,首先形成三嗪环,然后三嗪环与环氧生成口恶唑烷酮或异氰酸脲。反应温度较低时(≤160℃),CE首先生成三聚体,再同环氧反应生成口恶唑啉、口恶唑烷酮以及异氰酸脲;在较高温度下固化时(160℃～180℃),主要进行的是三聚氰酸酯重排生成异氰酸脲的反应以及异氰酸脲同环氧官能团生成口恶唑烷酮的反应。生成物组成的差异是影响固化物宏观性能,如耐热性的根本原因。     

改性氰酸酯树脂体系的固化动力学

采用非等温差示扫描量热法(DSC)对N-(4-羟基苯基)马来酰亚胺(HPM)改性氰酸酯树脂体系的固化动力学进行了研究。分别利用无模板法中的Ozawa-Flynn-Wall法和Friedman法求得了表观活化能。根据Malek法,两参数Sestak-Berggren模型能够较好地描述固化反应机理函数,并求得了表观指前因子。其固化动力学模型为dα/dt=3.196×108exp(-85797.5/RT)α0.033(1-α)1.0747。结果表明,模型曲线和实验曲线基本吻合,但随着升温速率的提高,模型曲线开始偏离实验曲线。这是由于固化反应中官能团反应活性控制和扩散控制的相互竞争结果。     

氰酸酯单体合成技术的进展

分析了"卤化氰-酚法"合成氰酸酯单体的化学原理.根据实际的操作过程,将"卤化氰-酚法"划分为"活性酚氧离子"路线和"活性氰"路线,讨论了其可能的反应机理.评述了高纯度和高收率氰酸酯单体合成的新进展,以及国内氰酸酯单体工业合成的现状.