表面活性剂对环氧树脂固化反应及性能的影响

用热分析手段研究了非离子型表面活性剂Triton X-100对4,4′-二氨基二苯甲烷环氧树脂(TGDDM)/4,4′-二氨基二苯基砜(DDS)环氧树脂固化行为和性能的影响。DSC非等温固化反应动力学研究表明,1%(质量分数,下同)的表面活性剂对固化反应有促进作用,但10%的表面活性剂抑制了固化反应。DSC的等温固化反应中,表面活性剂抑制固化反应的进行。TGA研究表明,表面活性剂的加入对环氧树脂热稳定性影响很小。DMTA研究结果说明,表面活性剂在环氧树脂中起到了增塑剂的作用,并且和环氧树脂是互容的,表面活性剂的加入使得环氧树脂的储存模量减小,玻璃化温度逐渐降低。     

表面官能团化多壁碳纳米管对环氧树脂固化过程的影响

以4,4‘-二胺基二苯砜(DDS)为固化剂,将表面化学修饰的MWNT作为填料加入到环氧树脂中,制备了MWNT/环氧树脂复合材料,采用非等温DSC研究了MWNT对环氧树脂固化过程的影响.结果表明,表面化学修饰的MWNT能促进环氧树脂的固化,降低固化反应的起始温度和峰顶温度;根据Kissinger公式和Crane经验方程推出了固化反应的表观活化能、反应级数、频率因子和速率常数;根据不同升温速率下的DSC固化反应放热曲线确定了固化工艺参数.     

羧甲基纤维素钠对环氧树脂固化行为及性能的影响

用热分析法研究羧甲基纤维素钠(CMC)对环氧树脂E44/二氨基二苯基甲烷(DDM)体系固化行为和性能的影响。差示扫描量热法(DSC)非等温固化反应动力学研究表明,CMC的加入对固化反应有促进作用。Starink方程计算了E44/DDM体系活化能为51.14 kJ/mol,CMC加入后活化能为40.52 kJ/mol-51.01 kJ/mol。用n级非等温动力学分析,获得了固化反应的动力学参数。热重分析(TGA)表明,CMC的加入有利于提高环氧树脂固化物的热稳定性。动态力学性能(DMTA)分析表明,CMC和环氧树脂体系相容性很好,且CMC的加入增大了环氧树脂固化物的储能模量,而对玻璃化转变温度影响较小。     

非等温DSC法研究环氧树脂/空心玻璃微珠体系固化动力学

采用非等温差示扫描量热(DSC)法研究了空心玻璃微珠(HGB)填充环氧树脂/4,4′二氨基二苯基甲烷(EP/DDM)体系的固化反应过程,计算了固化体系的动力学参数,确立了固化工艺条件。结果表明:EP/DDM/HGB体系的表观活化能为51.21kJ·mol~(-1),反应级数为0.91;HGB的加入使固化反应的起始温度提前7~12℃,峰值温度提前4~6℃,并降低了固化体系的反应焓变。     

四缩水甘油醚蒽基结构环氧树脂的合成

以邻苯二甲醚和丙醛为原料,先合成出2,3,6,7-四甲氧基-9,10-二乙基蒽,催化形成羟基,再以此合成出一种新型具有蒽环结构的四官能团环氧树脂——2,3,6,7-四缩水甘油醚-9,10-二乙基蒽(TGEDEA)。通过红外光谱、核磁共振(1H-NMR)对所合成的环氧树脂结构进行表征。采用4,4’-二氨基二苯基砜(DDS)对所合成的环氧树脂进行固化,并通过差示扫描量热分析(DSC)研究了其固化反应动力学。DSC和热重分析(TGA)等对所得环氧树脂固化物的性能研究表明,TGEDEA/二氨基二苯基砜(DDS)固化物在空气中和氮气中的T10%分别为408℃和400℃,其具有良好的耐热性能。     

碳纳米管/环氧树脂复合物的固化行为

用差示扫描量热仪（DSC）研究了4,4’-二氨基二苯甲烷环氧树脂（TGDDM）／4,4＇-二氨基二苯基砜（DDS）环氧树脂体系及其多壁碳纳米管复合物的固化行为。碳纳米管加入TGDDM／DDS体系后,起始固化反应速率增大,达到最大反应速率的时间减小,说明碳纳米管对环氧树脂的固化反应有催化作用。和纯树脂相比,在固化反应初期碳纳米管复合物的活化能降低。在玻璃化现象出现以前,Kamal的固化动力学模型得到的结果与实验数据相当吻合。     

环氧树脂改性固化工艺及配方对微观结构的影响

为了探讨固化工艺及配方对环氧树脂体系微观结构的影响,研究了用4,4′-二氨基二苯砜(DDS)作固化剂的环氧树脂与聚醚砜(PES)共混体系.采用差示扫描量热法(DSC)和扫描电镜(SEM)研究其相分离和微观结构,并通过改变聚醚砜的用量和固化工艺条件对其进行控制.结果表明,在环氧树脂与聚醚砜间形成了半互穿网络,对应于环氧态和聚醚砜态的玻璃化转变温度彼此靠近.通过控制反应进程和聚醚砜用量,可以获得不同的相结构,加入较多的聚醚砜或采用较高的固化温度,有利于提高聚醚砜增韧环氧树脂的冲击性能.     

ODPA/异构ODA共聚酰亚胺的合成及其性能研究

采用3,3′,4,4′-二苯醚四甲酸二酐(3,3′,4,4′-ODPA),4,4′-二氨基二苯醚(4,4′-ODA)和3,4’-二氨基二苯醚(3,4′-ODA)为原料合成了共聚酰亚胺,实验中还以邻苯二甲酸酐(PA)为分子量调节剂,制备了理论分子量为10000的共聚酰亚胺,主要研究了其热性能和结晶性能。结果表明,与均聚型聚酰亚胺(ODPA/4,4′-ODA为原料合成)比较,间位异构体3,4′-ODA的加入使聚酰亚胺的玻璃化转变温度降低。经过等温结晶处理后,能够在DSC测试中出现较明显的熔融峰,而且延长结晶时间或者升高结晶温度有利于晶体的进一步完善。但是当共聚单体3,4′-ODA的加入量增加到10%(摩尔比)时,即使经过较长时间的等温处理,该共聚酰亚胺依然为无定形结构。     

4,4′-二氨基二苯甲烷四缩水甘油基环氧与4,4′-二氨基二苯甲烷固化反应研究

本文报道了利用差示扫描量热仪(DSC)跟踪4,4’-二氨基二苯甲烷四缩水甘油基环氧树脂(TGDDM)与4,4’-二氨基二苯甲烷(DDM)固化体系的固化反应研究的结果。在DDM含量低于等当量时,首次在TGDDM-DDM体系的DSC固化曲线上观察到了双重固化反应放热峰。动力学分析结果表明低温固化反应的活化能约56kJ/mol,而高温固化反应的活化能为136kJ/mol。低温固化反应是DDM中伯胺基和仲胺基与环氧基的反应,而高温固化反应是在TGDDM中叔胺基催化下羟基与环氧基的反应。由于这两类反应对交联网密度均有贡献,因此,完全固化TGDDM-DDM树脂的破璃化转变温度T_g受DDM含量的影响较小。     

DDS含量对TGDDM—DDS体系固化反应机理的影响

报导了采用差示扫描量热仪(DSC)跟综4,4’-二氨基二苯甲烷四缩水甘油基环氧树脂(TGDDM)与4,4’-二氨基二苯砜(DDS)固化反应的研究结果。观察到随着DDS含量的变化固化反应的放热峰峰温、峰形和放热量有规律的变化。动力学分析结果表明随着DDS含量的增加,固化反应从叔胺催化下的羟基与环氧基的缩合反应机理转变为伯胺和仲胺基与环氧基的缩合反应。     

E 51环氧树脂固化反应中动力学转变

采用等温DSC法研究了E-51环氧树脂与4, 4’-二氨基二苯基砜(DDS)体系的固化反应过程, 并与已有固化模型拟合得到了170、180、190、200 ℃下的等温固化反应动力学的参数, 根据决定系数R2确定了适合的固化模型。研究表明: 当固化度小于40%时属于Kamal自催化模型; 当固化度大于40%时属于n级固化模型, 即固化反应由Kamal自催化反应向n级反应转变。      

环磷腈型多官能度环氧树脂的合成及固化动力学

以六氯环三磷腈(HCCP)为原料合成了一种六官能度环氧树脂——六(4-缩水甘油氧基甲基苯氧基)环三磷腈(HGPCP),采用红外光谱、核磁共振氢谱和磷谱对其进行了结构表征和确认。选择4,4′-二氨基二苯甲烷(DDM)和4,4′-二氨基二苯砜(DDS)作为固化剂,采用非等温差示扫描量热法对HGPCP的热固化动力学进行了研究。研究表明,HGPCP/DDM和HGPCP/DDS固化体系的表观活化能分别为52.46 kJ/mol和61.77 kJ/mol,相比于通过Kissinger法、Crane法建立的n级动力学模型,DDM和DDS对HGPCP的固化反应更符合Eestak-Berggren双参数自催化模型。此外,结合不同升温速率的特征温度,对DDM、DDS固化HGPCP的工艺条件进行了优化。     

不同固化剂对环氧树脂疏水阻燃性能的影响

以四溴双酚A和5-硝基邻氯三氟甲苯为原料合成了一种含溴-氟二元氨—2,2-二[4-(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)-3,5-二溴苯基]丙烷(BAFBP),并分别以BAFBP、3,3′-二氯-4,4′-二氨基二苯基甲烷(MOCA)和4,4′-二氨基二苯甲烷(DDM)为固化剂固化环氧树脂;利用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、微量燃烧仪(MCC)和接触角仪等,对BAFBP的结构和环氧树脂的性能进行了表征,结果表明:合成的BAFBP与设计的结构相符;与MOCA和DDM相比,用BAFBP作为固化剂所得到的环氧树脂具有优异的阻燃性能,同时具有良好的疏水性和较低的表面张力。     

活性稀释剂苯基缩水甘油醚对BPF/DEDDM固化体系性能的影响

以苯基缩水甘油醚(PGE)为活性稀释剂,3,3′-二乙基4,4′-二氨基二苯甲烷(DEDDM)为固化剂,研究了PGE用量对双酚F环氧树脂(BPF)/DEDDM固化体系黏度、固化特性、固化物力学性能及热性能的影响。结果表明,PGE的加入有效改善了树脂胶液的黏度,当添加质量分数15%时,30℃树脂胶液的黏度为1034mPa.s,降低了74.3%;PGE的加入对固化特性影响较小,反应级数约为0.88;固化物的拉伸强度和断裂伸长率随PGE质量分数的增加而提高,质量分数15%时,固化物的拉伸强度和伸长率分别为35.3MPa和1.16%,比不加PGE时提高了14.8%和13.7%;耐热性能降低,然而当质量分数大于12.5%后趋于稳定,玻璃化转变温度接近123℃。     

不同固化剂复配的耐高温环氧树脂体系性能

环氧树脂本身是一种热塑性树脂,只有加入固化剂,才能发生交联反应生成三维网状结构的热固性树脂,展现出优异的使用性能。因此,固化剂的选择和复配是决定环氧树脂使用性能的关键因素。4,4’-二氨基二苯砜(DDS)是一种应用较为广泛的高温固化剂,但其有着与环氧树脂混合后黏度较大、需要较高反应温度等缺点。文中选用了3,3’-二乙基-4,4’-二氨基二苯甲烷(DEDDM)、4,4’-二氨基二苯甲烷(DDM)、4-甲基1,3-环己二胺(HTDA) 3种固化剂与DDS复配,通过非等温差示扫描量热分析研究了复配固化剂的含量和种类对反应活化能的影响;通过动态力学热分析和热重分析等测试研究了复配固化剂的含量和种类对固化产物热性能的影响。结果表明,复配固化剂DDM摩尔分数为20%时,复合体系的黏度在操作温度80℃时降低了70.4%,平均反应活化能降低了2.99 kJ/mol,玻璃化转变温度仍保持在219℃,符合耐高温树脂的使用要求。综合考虑各方面性能,体系20DDM可用作环氧树脂复合材料体系复配固化剂的首选。     

纳米Al2O3磷杂菲改性环氧树脂的制备与阻燃耐温性能研究

以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)、对羟基苯甲醛、4,4′-二氨基二苯甲烷(DDM)为原料合成了新型磷杂菲阻燃固化剂DOPO-DDM;使用表面处理过的纳米Al₂O₃、DOPO-DDM和普通固化剂DDM作用于环氧树脂，研究改性前后环氧树脂的阻燃耐温性能。利用红外光谱(FT-IR)、差示量热(DSC)对DOPO-DDM的结构和固化条件进行表征分析；通过DSC、极限氧指数、垂直燃烧实验探究改性前后环氧固化物的热性能和阻燃性能；通过扫描电镜(SEM)观察燃烧实验后残炭形貌，研究其阻燃机制。结果表明：DOPO-DDM的加入会提升环氧固化物的阻燃性能，但同时会降低其热性能，在此基础上加入纳米Al₂O₃可以提高环氧固化物的耐温性。当纳米Al₂O₃添加质量为3%时，环氧固化物的玻璃化转变温度较未添加时提升13℃;用DOPO-DDM取代28%环氧当量的DDM时，LOI值为32.3%,UL-94测试等级达到V-0级。     

高性能液晶环氧树脂的研究

采用环氧氯丙烷法合成液晶环氧化合物-4,4‘-二缩水甘油醚基二苯基酰氧(PHBHQ),用傅立叶变换红外光谱(FT—IR)、差示扫描量热(DSC)、广角X射线衍射(WAXD)等技术研究了PHBHQ与4,4’-二氨基二苯甲烷(DDM)固化反应的固化特性及固化物的力学性能。研究表明,PHBHQ在固化过程中能形成取向有序的介晶域,赋予PHBHQ／DDM固化物优异的综合性能。     

新型磷硅改性双酚A型环氧树脂的制备及其固化反应动力学研究

采用羟基封端聚二甲基硅氧烷(HTPDMS)、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)与双酚A型环氧树脂合成了新型的含磷硅双酚A型环氧树脂,通过红外谱图以及核磁共振图确认了其结构,并简单讨论其反应机理;采用DSC分析方法研究其固化动力学,得到其与4,4’-二氨基二苯甲烷(DDM)固化的平均表观活化能Ea为40.74kJ/mol,反应级数n为0.90。     

固化环氧树脂溶胀前后形态的变化

本文笔者应用扫描电子显微镜(SEM)对双酚A型环氧树脂与4,4′-二氨基二苯甲烷(DDM)固化体系,在水和丙酮溶胀前后链球的形态变化进行了研究。研究表明:水的溶胀仅发生在链球间的低交联度区域,溶胀后链球的尺寸基本不变,而丙酮的溶胀尚可进入链球的边界层,溶胀后链球的尺寸减小。由此说明固化环氧树脂具有不均匀结构特征。     

低熔点固化剂对环氧树脂性能的影响

研究低熔点固化剂(MOEA)对环氧树脂性能的影响,并和以4,4′-二氨基二苯甲烷(DDM)为固化剂的环氧树脂的性能进行对比。通过流变仪研究固化剂对环氧树脂体系的黏度-温度特性的影响;采用差示扫描量热法(DSC)研究固化剂对环氧树脂固化行为的影响;并通过万能材料试验机、动态热机械分析仪(DMA)和热失重分析仪(TGA)研究环氧树脂固化物的力学性能和热性能。结果表明,以MOEA为固化剂的环氧树脂(MOEA40)比以DDM为固化剂的环氧树脂(DDM30)具有更好的黏度-温度特性,在宽的温度区间(60~140℃)表现出低的黏度(0.2~3.5Pa·s)。固化工艺处理后,MOEA40的固化物表现出了优异的力学性能,其弯曲强度为147MPa,拉伸强度为89MPa,比DDM30的固化物的弯曲强度(134MPa)和拉伸强度(80MPa)分别提高了9.7%和11.2%。此外,MOEA40的固化物还具有高的玻璃化转变温度(168℃)和初始分解温度,在氮气条件下,其失重5%的温度为367℃。