用于RTM工艺的改性氰酸酯树脂的研究

用环氧树脂改性氰酸酯树脂得到了可用于RTM工艺的树脂体系,借助于红外光谱（IR）、差示扫描量热（DSC）、热失重（TGA）等分析手段,研究了改性树脂体系的粘度特性、储存稳定性、反应性以及固化树脂的力学性能、耐热性、耐湿热性等。     

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。     

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     

聚丁二烯环氧改性氰酸酯的形状记忆效应

选择环氧化烯烃类树脂聚丁二烯环氧树脂,以不同质量配比与双酚A型氰酸酯进行混合共聚,经适度交联固化后制备出嵌段聚合物,并对该聚合物的结构与交联程度、力学性能、动态力学性能和形状记忆性能进行了研究。结果表明,经适度交联固化的聚合物体系具有良好的形状记忆特性,随着聚丁二烯环氧树脂用量的增加,弯曲强度和储存模量降低,玻璃化温度(Tg)降低;形变恢复率均为100%,形变恢复速率随聚丁二烯环氧树脂用量的增加而增大,最大形变恢复速率为0.013 s-1。     

傅立叶红外光谱法研究氰酸酯树脂及其改性体系的固化反应

借助傅立叶红外光谱对双酚 A型氰酸酯树脂、二月桂酸二丁基锡 /双酚 A型氰酸酯、环氧树脂 /双酚 A型氰酸酯树脂、酚醛环氧 /双马来酰亚胺 /双酚 A型氰酸酯树脂等体系的固化反应进行了在位监控分析 ,着重讨论了各体系的反应性。研究表明 ,未加催化剂的双酚 A型氰酸酯树脂体系固化反应的活化能为 175 .0 k J/ mol,频率因子 A=2 .5 5× 10 14 min-1;采用二月桂酸二丁基锡催化的氰酸酯树脂体系的活化能 Ea=5 1.7k J/ mol,A=6.12× 10 2 min-1;环氧树脂改性的氰酸酯树脂体系的固化反应温度明显降低 ,引入催化剂后转化率也明显提高 ;酚醛环氧树脂 /双马来酰亚胺树脂 /氰酸酯树脂体系具有良好的反应性。     

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。     

RTM用低粘度乙烯基树脂性能研究

对RTM用乙烯基树脂的工艺特性、树脂及其复合材料的力学性能进行了研究。该树脂具有较低的黏度,25℃时约为240 mPa·s。分析了树脂的凝胶时间,得出凝胶时间与温度的函数,其表观活化能较大,成型时应严格控制树脂温度。结合DSC曲线,分析了该乙烯基树脂在不同升温速率下的固化放热行为,得出树脂理论的凝胶温度、固化温度和后固化温度。该树脂及其复合材料均具有良好的力学性能。     

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。     

硼酸铝晶须改性氰酸酯树脂体系的研究

研究了硼酸铝晶须改性氰酸酯树脂的作用和效果,探讨了前期处理工艺、晶须表面处理和晶须的添加对氰酸酯树脂力学性能和热性能的影响.研究结果表明:采用少量环氧树脂共聚的方法可以有效解决晶须在氰酸酯树脂中的沉降问题,达到良好的分散效果;采用进行表面处理的硼酸铝晶须,可以使氰酸酯树脂的弯曲强度、冲击强度和耐温性能得到提高.     

氰酸酯／双马来酰亚胺树脂的增容改性研究

采用增容改性的思路，在共混树脂中加入小分子增容剂，通过减弱单体分子间结晶作用力的方法，改善双酚A型氰酸酯，4，4′-双马来酰亚胺基二苯甲烷（BADCy／BDM）共混体系的熔、溶工艺特性，得到了低熔点、能溶于丙酮等溶剂的改性树脂。随着BDM含量的变化，改性树脂在丙酮中的溶解性降低，熔点呈“V”字型变化，在n（BADCy）：n（BDM）=1：1时，出现最低溶点（45℃）。未固化树脂在较宽的温度范围内具有良好的稳定性，为树脂固化提供了较宽的工艺窗口。固化树脂在BDM含量为30％和40％时，呈现出两个玻璃化转变温度，而在50％含量时，只出现一个玻璃化转变温度。增容改性树脂的弯曲强度和冲击强度均高于纯氰酸酯树脂，且在BDM含量40％时出现最大值。     

聚醚酰亚胺对氰酸酯树脂/环氧树脂共混物的增韧作用

采用聚醚酰亚胺以提高双酚Ａ二氰酸酯／酚醛环氧树脂共混物的断裂韧性．实验结果表明，聚醚酰亚胺是氰酸酯／酚醛环氧树脂共混物的有效增韧剂，加入１５％的聚醚酰亚胺可使断裂韧性（ＫＩＣ）提高到１４５ＭＰａ·ｍ０．５，弯曲强度也有所提高．用扫描电子显微镜和动态粘弹谱研究了改性共混物的微观结构，具有双连续结构的共混物的耐溶剂性能大大下降，共混物的韧性和耐溶剂性主要与相行为有关， 固化工艺对含１０％聚醚酰亚胺的共混物的断裂韧性和形态没有明显的作用．     

湿热老化对氰酸酯树脂/酚醛环氧树脂共混物结构与性能的影响

制备了不同摩尔比的双酚A二氰酸酯/酚醛环氧树脂共混物,测定了共混物和纯氰酸酯聚合物的吸湿曲线,用DMA和FTIR研究了湿热老化前后共混物结构与性能的变化。结果表明,氰酸酯基摩尔分数大于0.5的共混物具有明显比聚氰脲酸酯更低的平衡吸湿。老化后共混物的玻璃化转变温度保持率随氰酸酯含量的增加而降低。老化后聚氰脲酸酯的FTIR谱出现了降解产物的吸收峰,而共混物没有出现明显的结构变化。     

树脂基材料的高温烧蚀变形

通过对树脂基材料高温热解反应过程中热化学烧蚀机理的分析,利用细观力学的Eshelby等效夹杂方法研究了材料高温烧蚀相变特性和热变形行为。假设材料体积烧蚀后,热解生成相介质统计均匀分布,考虑了热解反应产生的气孔与固体相介质之间的相互作用,预报了不同树脂基材料热膨胀系数与温度、加温速率之间的变化关系。与实验结果对照,吻合较好。     

用于RTM 成型工艺的苯并口恶嗪树脂及其复合材料

以苯酚、苯胺和甲醛为原料, 合成了三种不同结构的低粘度苯并口恶嗪中间体树脂。根据RTM 成型工艺中注塑和成型过程对基体树脂的特殊要求和不同组分的反应活性, 系统研究了树脂粘度和凝胶化时间与温度的关系, 及玻璃布层压板的力学性能和耐热性, 详细讨论了树脂组成和催化剂种类及用量的影响。结果表明, 以有机酸或环氧-叔胺为催化剂, 以低粘度苯并口恶嗪树脂为主体所构成的多组分树脂体系, 是一类可用于RTM 成型工艺的新型树脂; 该类树脂基复合材料可用做耐高温结构材料在155℃长期使用。      

复杂形状三维薄壁构件RTM制造工艺注模过程模拟

采用有限单元/控制体积方法,编写了RTM工艺注模过程模拟程序SHELLCV。SHELLCV程序包含三角形壳元和矩形壳元两种单元,可以模拟复杂形状三维薄壁构件的RTM制造工艺注模过程,得到任意时刻的树脂流动前峰曲线、压力场分布。与解析解比较验证了SHELLCV程序的稳定性和可靠性。算例研究表明SHELLCV程序可为工艺设计:注射口和排气口的布置,合模压力提供有效的参考依据。      

复合材料RTM成型工艺固化过程三维数值模拟

复合材料RTM成型工艺固化过程数值模拟本质上是求解瞬态热传导和固化动力学耦合方程。本文中以控制体积技术将来自放热化学反应的非线性热源项处理成节点集中载荷,并采用有限元方法求解。以厚板构件的二维数值模拟与文献中结果比较证明了本文中方法的正确性,并讨论了厚度对温度分布的影响。对带孔圆筒形构件进行了算例研究,结果表明:本文方法在处理涉及复杂形状的问题时也具有良好稳定性与可靠性。      

耐高温刹车片基体树脂双酚-F硼酚醛的研究

本文介绍双酚F单体 及合硼酚醛树脂的合成,其热分解温度高达438℃,由于硼配住键饱和,树脂形成硼氧碳螯合结构,吸湿性大为改善,以上述树脂为基体的摩阻材料耐高温性能卓越.