双酚AF型环氧树脂/氰酸酯共聚物的制备与性能EI北大核心CSCD

用双酚AF型环氧树脂(DGEBHF)改性双酚A型氰酸酯(BACY),制备一种新型含氟氰酸酯共聚物,并对比双酚A型环氧树脂(DGEBA)/BACY共聚物研究了其性能。采用凝胶时间和差示扫描量热法分析了DGEBHF对BACY固化性能的影响,结果表明,DGEBHF能有效改善BACY的固化性能。通过冲击强度(σK)和粘接强度(τ)的测试,研究了DGEBHF添加量对DGEBHF/BACY共聚物力学性能的影响,结果表明,共聚物的σK随DGEBHF含量的增加而增大;添加总量15%的DGEBHF时,DGEBHF/BACY粘接强度最大,且相比纯BACY明显提高。介电性能分析可得,DGEBHF会降低BACY的介电性能,但是DGEBHF/BACY的介电性能优于DGEBA/BACY。最后,通过热重分析法分析了DGEBHF对BACY热稳定性的影响,结果发现,DGEBHF会降低BACY的热稳定性,但是DGEBHF/BACY的热稳定性大于DGEBA/BACY。     

双酚AF型环氧树脂/氰酸酯共聚物的制备与性能

用双酚AF型环氧树脂(DGEBHF)改性双酚A型氰酸酯(BACY),制备一种新型含氟氰酸酯共聚物,并对比双酚A型环氧树脂(DGEBA)/BACY共聚物研究了其性能。采用凝胶时间和差示扫描量热法分析了DGEBHF对BACY固化性能的影响,结果表明,DGEBHF能有效改善BACY的固化性能。通过冲击强度(σK)和粘接强度(τ)的测试,研究了DGEBHF添加量对DGEBHF/BACY共聚物力学性能的影响,结果表明,共聚物的σK随DGEBHF含量的增加而增大;添加总量15%的DGEBHF时,DGEBHF/BACY粘接强度最大,且相比纯BACY明显提高。介电性能分析可得,DGEBHF会降低BACY的介电性能,但是DGEBHF/BACY的介电性能优于DGEBA/BACY。最后,通过热重分析法分析了DGEBHF对BACY热稳定性的影响,结果发现,DGEBHF会降低BACY的热稳定性,但是DGEBHF/BACY的热稳定性大于DGEBA/BACY。     

聚丙烯酸酯改性环氧树脂的力学性能

通过丙烯酸乙酯(EA)和丙烯酸丁酯(BA)在环氧树脂中原位聚合,制备了聚丙烯酸酯改性的缩水甘油醚双酚A(DGEBA)-甲基四氢苯酐(MeTHPA)环氧树脂体系。原位聚合形成的聚丙烯酸酯在环氧树脂基体中形成"海-岛"结构。与纯环氧树脂基体相比,当丙烯酸酯质量分数为10%时,经PEA和PBA改性的聚丙烯酸酯/双酚A-MeTHPA体系的拉伸强度分别降低9.51%和4.00%,而拉伸弹性模量分别降低14.81%和9.52%;玻璃化温度变化不大;而冲击强度分别增加了26.5%和31.0%,断裂延伸率分别增加22.03%和30.07%,增韧效果明显。     

苯乙胺/氨基聚醚-环氧树脂交联聚合物的力学性能

以苯乙胺(PEA)、柔性端氨基聚醚(BATPE)和双酚A环氧树脂(DGEBA)为原料,制备了无微相分离结构的无定形交联热固性树脂。在不改变柔性聚醚链段含量的情况下,测试了3种不同聚乙二醇(PEG)相对分子质量(珚MPE)的PEA/BATPE-DGEBA环氧树脂固化产物的应力-应变曲线、动态力学温度谱和冲击断面形貌。结果表明,在环氧树脂交联网络中引入双端与DGEBA键接的PEG链段能避免微相分离结构的生成,提高DGEBA链段的应变松弛速率。PEA/BATPEDGEBA交联聚合物的玻璃化转变温度和室温的刚度和拉伸强度随珚MPE增加而降低。当珚MPE=600时,PEA/BATPE-DGEBA交联聚合物冲击强度相对于PEA-DGEBA线型聚合物提高了154.32%,在应力-应变曲线中出现屈服点,表现为典型的韧性断裂。     

芳香族聚醚型超支化环氧对双酚A型环氧的增韧研究

通过质子转移聚合,采用双酚A和三羟甲基丙烷三缩水合成了一种芳香族聚醚型超支化环氧(EHBP),将其添加到双酚A缩水甘油醚型环氧(DGEBA)中制备成杂化树脂进行增韧改性。采用酸酐固化后,利用差示扫描量热仪(DSC)和热重分析仪(TGA)对固化树脂的玻璃化转变温度和热稳定性进行了表征,并对其拉伸强度、弯曲强度和冲击强度进行了测试。结果表明向DGEBA中添加EHPE可以在不影响材料热性能和拉伸强度的情况下改善其韧性。在EHBP添加量为15%时,材料的冲击强度由纯DGEBA的19kJ/m2提高到28kJ/m2。扫描电子显微镜对材料冲击断面的形貌的表征表明,EHBP对环氧树脂的增韧机理为原位均相增韧。     

自乳化水性环氧树脂的制备

采用聚醚醇二缩水甘油醚(PEGGE)、乙醇胺(MEA)及冰乙酸对双酚A环氧树脂(DGEBA)化学改性,在不需Lewis酸催化剂条件下制备低污染、高性能水性环氧树脂。首先,在物料摩尔比(MEA/PEGGE)2∶1,反应温度55℃,反应时间4h下,用PEGGE对MEA扩链合成MEA-PEGGE加成物;然后,在物料摩尔比(DGEBA/MEA-PEGGE)2∶1,反应温度65℃,反应时间5h下,用MEA-PEGGE加成物对DGEBA扩链,合成DGEBA-MEA-PEGGE加成物;再采用冰乙酸与DGE-BA-MEA-PEGGE加成物成盐,制备出具有良好水溶解分散性能的自乳化水性环氧树脂。该树脂涂膜性能优良,具有良好柔韧性和耐冲击性,改善了普通环氧树脂性能较脆的缺陷。     

氰酸酯/环氧树脂共混物热分解动力学

利用动态TGA方法研究了双酚A二缩水甘油醚环氧树脂和酚醛环氧树脂与双酚A二氰酸酯的两类共混物的热稳定性。用Coats-Redfern研究了不同配比共混物的热分解动力学。结果表明,氰酸酯含量大的双酚A二缩水甘油醚环氧树脂/双酚A二氰酸酯共混物具有两阶段分解机理,而环氧含量大的双酚A二缩水甘油醚环氧树脂/双酚A二氰酸酯共混物具有均一的热分解活化能;相比较而言,酚醛环氧树脂/双酚A二氰酸酯共混物的分解活化能基本上不随温度和组成变化。从后期失重温度和活化能看,酚醛环氧树脂/双酚A二氰酸酯共混物具有比双酚A二缩水甘油醚环氧树脂/双酚A二氰酸酯共混物更高的热稳定性。     

单向碳纤维/环氧树脂预浸料热解特性

通过热重实验研究了单向碳纤维/环氧树脂预浸料的热解性能,利用FESEM测试分析了单向碳纤维/环氧树脂预浸料的热解残留物的形貌特征,得到其热解反应过程的物质参与。研究结果表明,单向碳纤维/环氧树脂预浸料的热解反应在空气中分为三个阶段,其中第一、二阶段是环氧树脂基体的热解,第三个阶段是碳纤维的热解。不同形态的单向碳纤维/环氧树脂预浸料在不同加热速率下的热解规律：随加热速率的增加,每个阶段的初始分解温度、反应最终温度及最大失重速率温度均向高温方向移动,热解温度范围逐渐扩大,质量损失明显增加。在相同的升温速率下,块状的单向碳纤维/环氧树脂预浸料相对于其粉末材料的热解时间较长,每个阶段的热解温度较高。     

结构对环氧树脂热行为的影响

先前研究中用含磷固化剂来提高双酚A型环氧树脂（DGEBA）的阻燃性能。这些固化剂中磷和氮的协同作用能够显著提高双酚A环氧树脂固化体系的阻燃性。这种氮和磷的协同作用很可能来源于中间态的P—N键，因为这些中间态键更容易生成磷酸酯产物而非不含氮的磷化物，导致环氧树脂燃烧时碳含量的增大。     

含萘和脂环烃结构单元环氧树脂的固化反应及性质

用动态差示扫描量热(DSC)方法研究了一种分子骨架中含有萘基和脂环基结构的环氧树脂的固化反应行为,其固化反应活性较双酚A二缩水甘油醚(DGEBA)。以动态力学热分析(DMTA)、热重分析(TGA)热机械分析(TMA)对所得交联聚合物的物理性质进行了评价。与DGEBA相比。文中所介绍的环氧树脂固化物具有较高的玻璃化转变温度(Tg)。较好的热稳定性,较低的热膨胀系数、介电常数和吸湿性。这些良好的性能有可能使其在印刷线路板和电子封装料方面获得应用。     

聚己内酯/ 环氧树脂/ SiO2杂化材料的制备及性能

采用端硅氧烷基聚己内酯( PCL-TESi) 作为无机前躯物, 通过环氧树脂/ KB-2 的固化反应和PCL-TESi的溶胶2凝胶过程, 制备了聚己内酯/ 环氧树脂/ SiO₂ ( PCL/ EP/ SiO₂ ) 有机-无机杂化材料。利用红外光谱、透射电镜( TEM) 、热失重分析( TGA) 及在甲苯溶液中的溶胀试验对不同SiO₂ 含量的杂化材料进行分析。研究发现, 随着PCL-TESi 含量增大杂化体系交联密度降低; 此杂化体系中存在环氧和Si —O —Si 两种交联网络, 微观上形成纳米两相结构; Si —O —Si 交联网络的形成显著提高了材料的耐热性能, 使失重5 %时的热分解温度从120.5 ℃(纯环氧树脂/ KB-2 体系) 提高到277.6 ℃(SiO₂质量分数为3. 84 %的杂化体系) 。      

Toughening of Epoxy Resin with Solid Amine Terminated Poly （ethylene glycol） Benzoate and Effect of Red Mud Waste Particles

An investigation was carried out to modify the toughness of triethylene tetramine cured DGEBA （diglycidyl ether of bisphenol-A） resin using solid amine terminated poly （ethylene glycol） benzoate （ATPEGB） as modifier with and without red mud waste particles. The solid ATPEGB modifier synthesized from the acid catalyzed esterification reaction of poly （ethylene glycol） （PEG） and 4-amino benzoic acid was characterized by Fourier transform infrared spectroscopy （FT-IR） and ^1H-NMR （nuclear magnetic resonance） spectroscopies, viscosity measurements, and solubility parameter calculation. The unfilled and red mud waste filled modified epoxy networks were evaluated with impact, adhesive, tensile, flexural and thermal properties by differential scanning calorimetry （DSC）, thermogravimetric （TG） and dynamic mechanical analysis （DMA）. The effect of modifier concentration and red mud waste particles on toughening behavior was also investigated. The optimum properties were obtained at 12.5 phr （parts per hundred parts of resin） concentration of the modifier. The ATPEGB modified cured epoxy was thermally stable up to 315℃. The morphology on fracture surfaces of cured epoxy was also analyzed by scanning electron microscopy （SEM）.     

Investigation of the mechanical properties of DGEBA-based epoxy resin with nanoclay additives

The present study investigated the effect of nanoclay additives on the mechanical properties of diglycidyl ether of bisphenol A (DGEBA) epoxy resin. The resin was cured with diethyltoluene diamine (DETDA) hardener and four material variations produced through the addition of four types of nanoclays, respectively. The nanocomposites were prepared by the in situ polymerisation method with the aid of mechanical shearing. The properties of the nanocomposites investigated included tensile modulus, tensile strength, tensile strain and fracture toughness (K_IC). It was observed that while the addition of nanoclay significantly increased the elastic modulus and fracture toughness of DGEBA epoxy resin, it also significantly reduced the failure strength and failure strain with increasing nanoclay level. Possible mechanisms for the improvement and degradation of these properties of the epoxy–clay nanocomposite materials are discussed.     

ES/CEP共混树脂紫外光固化行为及性能研究

以有机硅环氧树脂为增韧剂改性脂环族环氧树脂,研究了树脂组分比、固化时间、引发剂种类和含量等工艺参数对固化行为的影响;采用热失重(TG)和差示扫描量热(DSC)对固化产物进行了分析.结果表明:当引发剂820和T含量为2％、环氧树脂(CEP)与有机硅树脂(ES)比例为85∶15时,1 000W高压汞灯紫外光固化15 min,树脂体系可以达到较好的固化效果.与纯环氧树脂相比,添加15％含量ES的共混树脂的抗拉强度略有下降而韧性得到较大提高,玻璃化转变温度下降7.5℃,快速失重区热降解速率明显下降.     

A study of the degradation of uncured DGEBA/PVP blends by thermogravimetry and their miscibility state*

Poly(N-vinyl pyrrolidone) was blended with an epoxy resin to give a miscible blend. The thermal stability of DGEBA/PVP blends was studied by dynamic thermogravimetry. The kinetic parameters of the degradation were calculated. The results indicated that the presence of one component influences the stability of the other. In general, PVP has a stabilizing effect on DGEBA, but PVP is destabilized by DGEBA. The chemical interactions between PVP and DGEBA on the one hand, and the viscosity of the medium, on the other hand, seem to be the factors governing the degradation behavior of the blend.     

三聚氰胺甲醛树脂纤维素共混模塑料的热稳定性

按n(F)/n(M)(甲醛与三聚氰胺物质的量比)=2.0~4.0合成系列三聚氰胺甲醛树脂,制备了纤维素共混模塑料。通过热重(TG)、动态热机械分析(DMA)、弯曲和冲击试验研究了模塑料从室温到600℃的性能变化,通过分析其热行为,确认了模塑料中的主要化学结构。当n(F)/n(M)=3.0~3.5时,树脂交联结构完善,能获得最高的冲击强度和Tg,分别是1.28 kJ/m2和118.8℃。模塑料中的树脂在150℃以上会发生后固化反应,在180℃以上开始断链和降解。α-纤维素通过N-羟甲基与树脂分子发生交联反应,使纤维素的热分解速率下降,模塑料刚性增加。     

α-羟基,ω-环氧基聚己内酯/环氧树脂复合体系的制备和耐热性能

利用ε-己内酯的酶促开环聚合,合成了α-羟基,ω-环氧基聚己内酯低聚物(ETPCL);利用—OH与—NCO的亲核加成反应,通过聚氨酯途径合成了环氧基封端的聚己内酯接枝环氧树脂共聚物(PCL-g-GY250);将PCL-g-GY250与分子量较高的环氧树脂GT7071进行共混,通过胺类固化剂与环氧基团的固化反应制备了不同PCL-g-GY250含量的环氧树脂复合体系(PCL-g-GY250/GT7071);利用热失重分析(TGA)及在甲苯中的溶胀实验分别对复合体系的耐热性能和交联密度进行了表征。结果表明:随PCL-g-GY250含量的增加,体系的交联网络密度逐渐下降;PCL-g-GY250的引入,使得复合体系的耐温性能得到改善:当PCL-g-GY250与GT7071的质量比为4∶1时,固化体系的5%热失重温度(T5d%)可由纯环氧固化体系的145.0℃提高到216.3℃;尤其是纯PCL-g-GY250固化体系的T5d%更是达到293.9℃,相比纯环氧树脂固化体系提高了148.9℃。     

环氧树脂/聚磷酸铵复合材料的阻燃性能与热降解行为

利用环氧树脂(EP)成炭能力,引入聚磷酸铵(APP)以提高其阻燃性能。当APP质量分数为9%时,EP/APP氧指数达30.5%,垂直燃烧性能通过V-0级。相比EP,EP/APP的热释放峰值与总热释放均有所下降。此外,利用热失重-红外联用设备研究了EP以及EP/APP的热降解行为并解释相关机理:EP在高温下会释放CO、甲醇等易燃性气体,剧烈燃烧并放出大量的热;APP在低温阶段的热裂解产物会催化EP的降解,但在高温下EP/APP却有热稳定性优异的炭层形成,在火灾中此炭层会覆盖在基体表面保护下部材料以免其遭到进一步的破坏。     

Degradable bio-based epoxy vitrimers based on imine chemistry and their application in recyclable carbon fiber composites

Traditional epoxy resin materials are widely used in coatings, composite materials, electronic packaging materials, etc. They are usually made of unsustainable fossil resources and cannot be recycled under mild conditions. Degradable thermosetting resins with dynamic covalent structure provide a potential solution to this conflict. In this paper, using biomass energy vanillin, m-xylylenediamine and 1, 6-hexanediamine as raw materials, two dynamic imine bond curing agents were synthesized, and then cured with DGEBA to prepare two bio-based imine epoxy vitrimers. The thermal and mechanical properties of two imine epoxy vitrimers were studied and compared in detail. Results showed that the two types of polymers exhibit excellent thermal stability and solvent resistance. At the same time, the tensile strength, modulus and elongation at break were comparable to or even better than those of conventional bisphenol A epoxy resin. In addition, due to the hydrolysis of the dynamic imine bonds, vitrimers had degradable characteristic, and its degradation also exhibited temperature, solvent and acidity dependence. More importantly, the recyclable carbon fiber reinforced polymer composites made of these two vitrimers could be completely degraded under weak acid conditions, and the nondestructive recycling of carbon fiber composites could be realized. We envision that this vitrimers with simple process, excellent comprehensive properties and degradability will make it a potential candidate for applications in sustainable structural materials.

     

聚芳醚醚酮的热分解

用高分辩裂解色谱-质谱法研究聚芳醚醚酮的热分解,分离和鉴定了热分解产物,考察其组成分布及温度依赖性。结合热重数据和热分解动力学模型分析,进而讨论了聚芳醚醚酮的热分解机理。