环氧树脂的增韧与形状记忆性能研究

以聚丙二醇二缩水甘油醚(PPGDGE)为增韧剂改性环氧树脂E-51/甲基四氢邻苯二甲酸酐固化体系,研究了PPGDGE用量对环氧树脂的力学性能和形状记忆性能的影响。结果表明:PPGDGE的加入提高了环氧树脂体系的力学性能,当含量为15%时,韧性提高了65%;同时较大幅度提高环氧树脂的形状记忆性能,当PPGDGE含量为10%时,最大形变量增加了约43%,形状回复速率提升了75%;当PPGDGE含量为15%时,固定率提高了2.2%,回复率提高了4.5%,且形状重复性也有较大提高。     

耐热强韧性环氧树脂基体的性能

本文用脂环族三官能度环氧树脂TDE-85改性双酚A型环氧树脂达到提高耐热性与强韧性的目的。研究了TDE-85含量对树脂基体性能的影响规律,结合动态介电分析法(DDA)确定的固化工艺制备并测试树脂基体性能,实验结果表明,改性环氧树脂体系的力学性能、热性能及冲击强度均有较大幅度的提高,与普通双酚A型树脂相比,相同固化体系作用下拉伸强度、断裂延伸率、弯曲强度及冲击韧性分别提高49.05%、50.0%、36.24%及19.53%;DMA测试结果显示其热稳定性好,Tg提高大于10℃以上,71℃时储能模量E′下降4.5%。并通过红外光谱学进行了分子结构与性能的相关分析。     

聚醚砜改性对环氧树脂室温和超低温韧性及力学性能的影响

用聚醚砜对环氧树脂进行室温和超低温的增韧研究,测试了该环氧树脂体系在室温和超低温的断裂韧性、冲击强度、弯曲性能、拉伸性能和压缩性能。实验结果表明,在室温和液氮温度下,PES均能增加环氧树脂体系的断裂韧性(KIc),但在液氮温度下,KIc的增加程度小于室温。在室温下,PES改性树脂体系的冲击强度基本不变,而在液氮温度下则明显增大。在液氮温度下,增韧体系的弯曲、压缩和拉伸性能比室温有更显著的降低。在室温,增韧体系的强度降低10％～22％,而在液氮温度下则下降15％～32％。在室温,增韧体系的模量没有明显减小,而在液氮温度下则下降了15％～32％。     

石墨烯-多壁碳纳米管协同增强环氧树脂复合材料的低温力学性能

为了提高环氧树脂的低温力学性能,采用石墨烯与多壁碳纳米管(MWCNTs)协同改性环氧树脂,系统研究了石墨烯-MWCNTs/环氧树脂复合材料的室温(RT)和低温(77K)力学性能。结果表明:当石墨烯的质量分数为0.1wt%,MWCNTs的质量分数为0.5wt%时,纳米填料的加入可同时改善环氧树脂的低温拉伸强度、弹性模量和冲击强度;在此最佳含量下,石墨烯-MWCNTs/环氧树脂复合材料在RT和77K时的拉伸强度皆达到最大值,比纯环氧树脂的拉伸强度分别提高了11.04%和43.78%。石墨烯和MWCNTs能协同提高环氧树脂的低温力学性能。     

一种形状记忆环氧树脂体系的制备与性能研究

通过自制组分PX改性环氧树脂制备了一种具有形状记忆性质的热固性树脂体系.材料在160℃下可弯曲180°,将材料冷却到室温并撤去外力后,其形状固定率为970％～100％.当再次升温到160℃时,材料可完全回复至初始状态,回复时间在4～6min之间.此外,还研究了循环次数和变形温度对材料形状记忆性质的影响.     

纳米氧化铝颗粒对高性能环氧树脂玻璃化转变温度的影响

采用机械分散工艺制备了Al2O3/环氧复合材料,研究了颗粒含量和颗粒表面改性对复合材料玻璃化转变温度(Tg)的影响规律。结果表明:微米颗粒的加入并未改变环氧树脂的Tg,而纳米颗粒的加入则产生了较大影响。当未表面改性的Al2O3纳米颗粒含量超过10%(质量分数,下同)时,复合材料的Tg开始下降;纳米颗粒含量为18%时,相比纯树脂体系,复合材料的Tg下降了约25℃。经过辛基硅烷表面改性的纳米Al2O3颗粒与树脂的相容性得到改善,对体系的增黏效果减小,复合材料的Tg降低幅度较小。     

邻甲酚醛树脂/邻甲酚醛环氧/氧化石墨烯复合材料

为改进酚醛固化环氧树脂复合材料的性能,合成了邻甲苯酚醛树脂(o-CFR)、邻甲酚醛环氧树脂(o-CFER)和氧化石墨烯(GO),制备了o-CFR/o-CFER/GO玻璃钢复合材料,研究了不同含量的氧化石墨烯对复合材料物理力学性能的影响。结果表明,GO加入可以改善材料的力学性能、耐热性能和电绝缘性能。当酚醛与环氧质量比为4∶6,材料中加入1.2%的GO时,起始分解温度(Tid)提高了91℃,复合材料的拉伸强度和冲击强度分别提高了102%和86%;加入2.0%时材料玻璃化转变温度(Tg)可提高19℃。     

乙烯基侧链环氧树脂对E-51/NBR体系的影响

采用新型乙烯基侧链环氧树脂(VE)与E-51环氧树脂/液体丁腈橡胶体系共混,用万能材料试验机、动态力学分析仪和扫描电镜表征了VE的含量对树脂/橡胶体系力学性能、玻璃化转变温度(Tg)、微观相态结构的影响.结果表明,利用VE与E-51、丁腈橡胶良好的相容性可以显著改善树脂/橡胶体系的相容性;添加了VE后,用液体丁腈橡胶改性过的环氧树脂韧性提高,并保持了较好的力学强度;当VE/E-51=4/6,NBR含量为20%(wt)时,其拉伸强度比纯E-51/NBR体系提高11.9%,弯曲强度提高31.3%,断裂伸长率提高14.8%;体系的Tg、微观相态结构都随VE的含量呈现出有规律的变化.     

硫酸钙晶须改性聚氨酯环氧树脂的粘接性能

使用硫酸钙晶须对聚氨酯环氧树脂进行改性,研究改性前后、改性条件、晶须长度及晶须加入量对聚氨酯环氧树脂粘接性能的影响,并分析了晶须对聚氨酯环氧树脂的改性机制。实验结果表明,晶须对聚氨酯环氧树脂的改性机制为裂纹在晶须/基体界面处发生偏转,从而阻碍了裂纹的扩展。当使用长度较短、经有机化处理后的晶须对聚氨酯环氧树脂进行改性时,可使改性后的聚氨酯环氧树脂对LY12铝合金的粘结强度得到较大提高,其室温剥离强度提高27%,100℃及-70℃剪切强度分别提高了39%和10%,晶须对聚氨酯环氧树脂高温性能的改善尤为明显。      

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%。     

端羟基聚二甲基硅氧烷改性环氧树脂基形状记忆材料

氢化双酚A型环氧树脂(AL-3040)与端羟基聚二甲基硅氧烷(HTPDMS)在偶联剂(KH-550)作用下反应制得AL-3040环氧树脂-HTPDMS嵌段共聚物。以此共聚物作为增容剂改善AL-3040与HTPDMS之间的相容性,引入柔性Si-O-Si链段对环氧树脂进行增韧改性,以甲基六氢苯酐(Me HHPA)为固化剂,制备了一种高性能HTPDMS改性形状记忆环氧树脂(SMEP)。研究发现,HTPDMS能明显改善AL-3040环氧树脂韧性。随着增容剂用量的增加,SMEP的拉伸强度和玻璃化温度(Tg)随之下降,冲击强度、断裂伸长率逐渐上升。随着增容剂用量增加,SMEP的形状固定率随之下降,形状回复率呈上升趋势。重复10次形状记忆性能测试,形状固定率和形状回复率保持在96%以上。     

端羟基聚二甲基硅氧烷改性环氧树脂基形状记忆材料EI北大核心CSCD

氢化双酚A型环氧树脂(AL-3040)与端羟基聚二甲基硅氧烷(HTPDMS)在偶联剂(KH-550)作用下反应制得AL-3040环氧树脂-HTPDMS嵌段共聚物。以此共聚物作为增容剂改善AL-3040与HTPDMS之间的相容性,引入柔性Si-O-Si链段对环氧树脂进行增韧改性,以甲基六氢苯酐(Me HHPA)为固化剂,制备了一种高性能HTPDMS改性形状记忆环氧树脂(SMEP)。研究发现,HTPDMS能明显改善AL-3040环氧树脂韧性。随着增容剂用量的增加,SMEP的拉伸强度和玻璃化温度(Tg)随之下降,冲击强度、断裂伸长率逐渐上升。随着增容剂用量增加,SMEP的形状固定率随之下降,形状回复率呈上升趋势。重复10次形状记忆性能测试,形状固定率和形状回复率保持在96%以上。     

木质纤维填充改性聚氨酯弹性体性能研究

为了改善聚氨酯弹性体拉伸和热稳定性能,本文以环氧树脂改性木质纤维,再填充至聚氨酯(PU)弹性体中制得生物基复合材料,采用万能试验机、扫描电镜和热分析仪分别对复合材料的拉伸性能、断面形貌和热稳定性进行测试分析。结果表明：与未改性填充木质纤维复合材料相比,经水性环氧和E-51环氧树脂改性木质纤维分别填充4wt.%和2wt.%时,复合材料的拉伸强度分别由18.2 MPa提高至22.4和23.7 MPa,断裂伸长率分别由898%提高至1 124%和2 269%。其中,采用2wt.%E-51环氧树脂溶液改性木质纤维填充2wt.%时,与未改性木质纤维相比,其拉伸强度提高了6.3%,断裂伸长率提高4倍以上,这是由于环氧改性木质纤维提高了木质纤维与树脂基体间的界面相容性。失重率为5%时,与未填充PU相比,复合材料的分解温度由269℃升高至279℃,提高了3.7%。填充木质纤维可提高PU拉伸性能与热稳定性。     

单宁酸协同改性超高分子量聚乙烯纤维与环氧树脂复合材料

将单宁酸共混改性的环氧树脂与单宁酸-金属Na~+络合改性超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维进行复合,从而改善了UHMWPE纤维与环氧树脂的界面强度,提高了纤维增强复合材料的整体性能。改性后纤维表面的单宁酸与树脂基体中的单宁酸在界面处形成"桥联"作用。单宁酸共混改性环氧树脂是为了在环氧树脂中引入羟基以增强其力学强度。结果表明,当单宁酸在环氧树脂中的负载量为1%时,树脂基体的拉伸强度、弯曲强度达到最大值,分别为55.41 MPa, 74.24 MPa,与纯环氧树脂相比分别提高了67.5%和63.5%。同时界面剪切强度达到2.22 MPa,与原复合材料相比提高了64.8%。纵向纤维束使环氧树脂复合材料的拉伸强度增加到89.52 MPa,弯曲强度达到118.82 MPa,与纯复合材料相比,分别提高了120.2%,47.3%。通过扫描电镜图分析可以得出,纤维增强复合材料的破坏方式为黏接剂破坏。     

互穿网络型乙烯基酯树脂/环氧树脂的增韧与热性能

使用双酚A型环氧乙烯基酯树脂(VER)与双酚F型环氧树脂(EP)同步固化的方法对环氧树脂进行增韧改性.研究了共混体系的固化反应过程、力学和热性能以及形态结构.结果表明,当环氧树脂与乙烯基酯树脂的质量比为90∶10时,所得到的树脂体系在韧性提高的同时,耐热性能(Tg)也有明显的提高,获得了一种兼具韧性和耐热性能的树脂基体.     

膜组件浇铸用室温固化环氧树脂耐热胶粘剂的研究

针对耐高温膜组件的浇铸,研制了可室温固化环氧树脂耐热胶粘剂.探讨了环氧树脂、固化剂的种类以及固化剂和稀释剂添加量对胶粘剂性能的影响.考察了胶粘剂的粘接性能,并通过差示量热扫描仪(DSC)分析了固化反应过程中的放热情况及固化产物的耐热性.结果表明:双酚F树脂与A105固化剂配制的胶粘剂耐热性好,黏度低,粘接性能优良,当固化剂质量分数为28%时,固化物的玻璃化温度Tg可达91℃.     

柔性胺改性剂对环氧树脂力学性能的影响

以柔性胺D-230作为改性剂,用浇铸成型法制备了环氧树脂结构胶,研究了其力学性能与D-230加入量的关系,并探讨了该材料的微观断裂形貌与韧性的关系.力学测试结果显示室温断裂延伸率、室温和低温冲击韧性随D-230含量的增加而增加,表明D-230对环氧树脂产生有效的增韧作用.当D-230加入量为21%(质量分数)时,室温拉伸强度和弹性模量最大,分别为85.44MPa和3.22GPa,当继续增加D-230的含量时,二者则呈降低的趋势.对拉伸断面形貌进行扫描电子显微(SEM)分析显示,随着D-230含量的增加,断口形貌越粗糙,表明抗开裂能力增加,这与高断裂延伸率和高冲击韧性的结果一致.热分析实验结果显示,体系的玻璃化温度(Tg)随着D-230含量的增加而降低.     

多壁碳纳米管/聚醚砜环氧树脂复合材料的制备及力学性能

环氧树脂具有优异的热性能及力学性能,但本身脆性较大。为制备低成本、高性能的环氧树脂体系,使用聚醚砜（PES）和多壁碳纳米管（MWCNT）对环氧树脂进行增韧,制备了不同PES含量的PES-环氧树脂共混物,讨论了PES含量对环氧树脂力学性能的影响;采用熔融法,并配合使用机械搅拌、高剪切分散和超声分散制备了MWCNT/PES-环氧树脂复合材料,测试了其拉伸性能及断裂韧性,用SEM观察了MWCNT在树脂中的分散状态以及拉伸试样的断口形貌。结果表明：MWCNT的加入能够提高PES-环氧树脂体系的综合力学性能,且当MWCNT含量为0.7wt%时,树脂体系的综合力学性能最好;低PES含量下,小于1.0wt%的MWCNT的加入使材料力学性能超过用20.0wt%PES改性的环氧树脂;PES与MWCNT对环氧树脂具有协同增韧作用。     

原位制备还原氧化石墨烯增强环氧树脂基复合材料及其形状记忆性能

采用原位法制备不同含量还原氧化石墨烯(r GO)/环氧树脂(EP)复合材料。研究r GO含量对r GO/EP复合材料力学性能和形状记忆性能的影响。结果表明,通过溶剂热还原,填充到环氧树脂单体中的GO原位还原成r GO,并可均匀分散在EP基体中。该复合材料的拉伸强度、弹性模量和储能模量均随r GO含量增加呈先升后降态势,在w(r GO)=0.2%(相对于环氧树脂的质量而言)时相对最大;随着r GO含量增加,复合材料的玻璃化转变温度随之增加。当w(r GO)=0.6%时,玻璃化转变温度Tg相对纯环氧树脂提高约45℃,达到102℃,热稳定性显著提高。相应的复合材料具有良好的形状记忆性能,变形可以完全恢复,且r GO/EP复合材料相对纯环氧树脂具有更高的形状固定率与形状恢复温度。     

双酚A型环氧树脂(E-51)改性二氧化双环戊二烯(CDR-0122)的性能研究

采用双酚A型环氧树脂(E-51)对耐高温环氧树脂体系二氧化双环戊二烯(CDR-0122)进行了改性处理。分析了E-51改性前后的物理特性,考察了改性前后浇铸体的冲击性能、弯曲性能和玻璃化转变温度,以及树脂基玻纤复合材料的基本力学性能。实验结果表明,E-51与CDR-0122有良好的相容性,且CDR-0122和E-51/CDR-0122树脂体系都应密封保存。添加E-51后浇铸体的冲击强度和弯曲强度分别提高了141.48%和52.38%,玻璃化转变温度下降了2.73%;E-51改性后的树脂基玻纤复合材料的弯曲强度和拉伸强度分别提高了20.5%和19.1%。