水性耐温型环氧乳液的制备与性能研究

采用4,4-二氨基二苯甲烷四缩水甘油胺(AG-80)与聚乙二醇(PEG)为原料,在三氟化硼乙胺的催化下合成了环氧树脂乳化剂(AG-PEG4000),利用相反转法制备了固含量为55%的AG-80环氧乳液。乳化剂的结构由红外光谱分析来表征。通过离心稳定性、粒径尺寸分布和旋转黏度等测试,探明了聚乙二醇相对分子质量、乳化剂用量、乳化温度以及乳化剪切速率对乳液性能的影响。差示扫描量热分析被用来表征AG-80和E-44环氧树脂固化物的耐热性。结果显示:AG-80与聚乙二醇4000成功反应合成了乳化剂AG-PEG4000;乳化剂用量为AG-80环氧树脂质量的10%、乳化温度为50℃以及乳化剪切速率为1 000r/min时,乳液平均粒径最小为0.5μm,25℃旋转黏度为8 600 cps。AG-80固化物的玻璃化转变温度(Tg)较E-44固化物有73.7℃的提高。     

端胺基聚氨酯/环氧树脂胶粘剂的固化反应特征及其反应动力学研究

采用差示扫描量热法(DSC)研究了含有柔性链和刚性结构单元的端胺基聚氨酯(ATPU)对环氧树脂E-44固化反应过程特点和反应过程动力学的影响。结果表明,固化剂(ATPU)的掺加量对环氧树脂E-44固化反应过程有显著的影响,随着ATPU的增加,固化放热量增加。当ATPU的掺加量为1.6时,固化反应放热量达到最大值。固化温度研究表明,ATPU/E-44固化体系的等温固化起始温度和最高温度分别为121℃和177℃。固化反应的动力学研究表明,ATPU/E-44胶粘剂固化反应的表观活化能为81.8kJ/mol;固化反应的级数为1.3。     

邻苯二甲腈/AG-80环氧树脂体系固化行为的研究

采用差示扫描量热等方法对邻苯二甲腈/AG-80环氧树脂体系的固化行为进行了研究,计算了固化反应的反应焓和表观活化能,优选了合适的树脂比例、固化剂用量和固化反应温度,最终确立了合理的固化反应条件.结果表明,当体系中AG-80与邻苯二甲腈(BAPh)的质量比为1/4或者1/5,固化剂的用量为2％时,合理的固化过程应为245℃预固化,然后在275℃固化一段时间,最后在286℃后固化,可以保证体系固化完全.     

环氧灌封料固化反应动力学及其性能研究

采用非等温示差扫描量热法(DSC)研究了环氧树脂(E-51)/甲基四氢苯酐/DMP-30/球形SiO2体系的固化反应动力学,采用Kissinger法和Crane公式对体系的DSC数据进行了处理,获得了固化反应动力学参数,确定了固化工艺。同时通过力学性能和热性能测试研究了球形SiO2添加量对复合材料性能的影响。结果表明,SiO2质量分数为10%的体系其起始固化温度为109.7℃,峰顶固化温度为134.8℃,终止固化温度为154.3℃;较好的固化工艺为100℃/2 h+140℃/2 h+160℃/2 h。该体系反应级数n=0.917,表观活化能Ea=78.52 kJ/mol。当SiO2添加量为30%时,其弯曲强度达到最大值97 MPa,同时热分解温度达到最大值332℃,试样热膨胀系数也明显降低。     

纳米SiO_2改性EP/BMI/CE树脂体系固化动力学研究

采用非等温差示扫描量热(DSC)法对纳米二氧化硅/环氧树脂/双马来酰亚胺/氰酸酯(nano-SiO2/EP/BMI/CE)树脂进行了固化反应动力学和固化工艺研究。通过Kissinger法和Ozawa法求得了nano-SiO2/EP/BMI/CE树脂体系固化反应动力学的表观活化能。结果表明:改性CE树脂体系的固化工艺参数为凝胶温度112℃、固化温度195℃及后处理温度213℃,进而确定了改性CE树脂体系的最佳固化工艺条件为"150℃/3 h→180℃/3 h→200℃/2 h";改性CE树脂体系的平均表观活化能为59.90 kJ/mol。     

BDPM/St/MA三元共聚物固化环氧树脂的研究

采用N-[(4-溴-3,5-二氟)苯基]马来酰亚胺/苯乙烯/马来酸酐(BDPM/St/MA)三元共聚物作为固化剂固化E-44环氧树脂,通过示差扫描量热法(DSC)对该体系的固化行为及非等温固化动力学进行了研究。通过Kissinger法计算得到的表观活化能为40.15 k J/mol,指前因子为1.19×10~4;通过Ozawa法计算得到的表观活化能为45.23 k J/mol。对固化后的环氧树脂E-44的热分析表明,BDPM/St/MA固化材料的初始分解温度,20%热失重温度和550℃时的残余质量分别比甲基四氢苯酐固化体系高32.1℃,17.2℃和13.5%。BDPM/St/MA三元共聚物能够较好地改善环氧树脂的热稳定性。     

氮化铝/环氧树脂固化反应的研究

以4,4’-二氨基二苯甲烷为固化剂,采用非等温差式扫描量热法(DSC)研究了氮化铝/环氧树脂的固化动力学,确定了固化体系的凝胶化温度为67.65475℃、固化温度为137.66439℃、后处理温度为177.65657℃。采用Kissinger法和Crane法线性拟合直线得出环氧树脂复合材料的表观活化能为5.778 k J/mol,反应级数为0.68,从而确定其动力学方程模型。     

环氧树脂改性双马来酰亚胺/氰酸酯树脂固化工艺研究

采用差示扫描量热(DSC)法和红外光谱(FT-IR)法对缩水甘油胺型环氧树脂(AG-80)与脂环族缩水甘油酯型环氧树脂(TDE-85)共同改性双马来酰亚胺(BMI)/氰酸酯树脂(CE)的固化反应历程进行了研究,并按照Kissinger和Crane法计算出该改性树脂体系固化反应的动力学参数。结果表明:改性树脂体系的固化反应表观活化能为68.11 kJ/mol,固化反应级数为0.860(接近于1级反应);环氧树脂(EP)可促进CE固化,当固化工艺条件为"150℃/3 h→180℃/2 h"时,改性树脂体系可以固化完全。     

芳基乙炔树脂的固化反应动力学及流变行为研究

通过对芳基乙炔树脂的固化动力学研究确定其适宜的固化工艺。采用DSC和流变分析得到芳基乙炔树脂的特征固化参数及其固化度与温度的关系曲线。结果表明,树脂的起始反应温度为127.1℃,反应峰值温度164.2℃,终止反应温度195.1℃。固化动力学参数为:表观活化能E=190.12kJ/mol,反应级数n=1.87,频率因子A=1.995×1019。芳基乙炔树脂的加压固化温度为110～115℃,其起始固化温度为115℃。固化工艺为:115℃/8h+120℃/8h+140℃/2h+160℃/2h+180℃/2h+200℃/2h+220℃/4h。芳基乙炔树脂凝胶前固化过程由化学反应控制,凝胶后属于扩散控制,因此在凝胶时需延长固化时间。     

双酚A型环氧树脂/芳香胺固化体系的固化动力学研究

分别以4,4‘-二氨基二苯甲烷（DDM）和4,4‘-二氨基二苯砜（DDS）为固化剂，采用非等温差示扫描量热法（DSC）研究了E-44和E-51两种双酚A型环氧树脂的固化反应动力学。收集与分析了在25～350℃范围内分别以5、10、15、20℃/min的升温速率进行固化的反应参数，然后采用Starink法计算得到不同环氧固化体系的表观活化能。同时，借助各固化体系的动态流变性能，分析了双酚A型环氧树脂/芳香胺固化体系的固化反应机理，并选用双参数自催化模型计算了各固化体系的反应速率方程。研究结果表明：当环氧固化体系的固化剂不同时，采用DDM作为固化剂的环氧固化体系（E-44/DDM、E-51/DDM），其表观活化能均低于添加DDS固化剂的环氧体系；选用同种固化剂（DDM或DDS）时，E-51树脂体系的表观活化能均低于E-44树脂固化体系。反应速率方程结果显示，该双参数自催化模型与实际试验结果的吻合性良好，可用于描述双酚A型环氧树脂/芳香胺固化体系的固化历程。     

环己二醇二缩水甘油醚/环氧树脂固化动力学

对E-44环氧树脂,1,2-环己二醇二缩水甘油醚与E-44环氧树脂的混合物,1,2-环己二醇二缩水甘油醚分别与二氨基二苯基甲烷的固化反应应用示差扫描量热仪(DSC)进行了研究。在E-44环氧树脂中加入1,2-环己二醇二缩水甘油醚后,不但对环氧树脂有较好的稀释作用,降低了环氧体系固化反应的表观活化能,增加了环氧树脂的固化反应活性和固化反应速度,还提高了环氧固化物的力学性能。测定了反应热焓,计算出固化反应的表观活化能分别为46.08 kJ/mol,39.50 kJ/mol,35.58 kJ/mol,相应的固化反应级数分别为0.86,0.84,0.83。     

DMP-30对环氧/马来酸酐固化行为的影响

通过非等温DSC法研究了促进剂2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚(DMP–30)对环氧树脂E-51/马来酸酐(MA)体系的反应热行为以及反应动力学的影响,分别利用Kissinger和Ozawa动力学模型计算得到各体系固化反应的表观活化能,利用Crane模型计算得到相应的固化反应级数,通过DSC分析,得出最佳的固化工艺,并对2%(wt)促进剂用量下的固化体系的固化特性进行了预测。结果表明,DMP-30的加入降低了DMP-30/E-51/MA体系的表观活化能和反应温度,同时所有固化体系的反应级数为一级反应,并没有改变环氧树脂的固化机理;通过对DSC数据分析,得到最佳的固化工艺为90℃2 h→120℃2 h→130℃1 h;利用所得的固化动力学方程预测DMP-30含量为2%(wt)体系的固化特性,为通过升高温度和延长时间达到较高的固化度提供了理论依据。     

氰酸酯/联苯型环氧树脂共混体系的DSC研究

采用非等温差示扫描量热法对氰酸酯/联苯型环氧树脂共混体系的固化反应动力学、特征温度、转化率和玻璃化转变温度(Tg)进行了研究。共混体系的表观活化能随着联苯型环氧树脂量的增加而降低,质量比为80/20树脂体系的表观活化能为88.6k J·mol~(-1),高于80/20氰酸酯/双酚A型环氧树脂体系的表观活化能。当固化程度接近完全时,80/20共混体系的Tg为249.2℃,比80/20氰酸酯/双酚A型环氧树脂体系的Tg值高出24.3℃。催化剂的加入能使共混体系的表观活化能下降约20k J·mol~(-1),反应特征温度降低约100℃,同时对Tg影响较小。     

联苯酚醛环氧树脂固化动力学及热性能研究

以4,4'-二氨基二苯砜(DDS)为固化剂,采用非等温示差扫描量热法(DSC)研究了联苯酚醛环氧树脂(BPNE)的固化动力学。通过外推法确定了体系的固化工艺。采用Kissinger、Ozawa法计算出固化体系的表观活化能,根据Crane理论计算得到该体系的固化反应级数。采用DSC,热重分析(TGA)研究了固化物的耐热性。结果表明:BPNE的固化工艺为160℃/2h+200℃/2h+230℃/2h;固化反应的活化能约为61.86kJ/mol,指前因子为5.27×105min-1,反应级数为1.1;玻璃化转变温度(Tg)为167℃,其10%热失重温度为398.1℃,800℃残炭率为29.37%,与双酚A环氧树脂/DDS固化物相比,分别提高了22℃,11.71%。     

用差示扫描量热法研究环氧树脂的固化特性

利用差示扫描量热法研究了芳纶复合材料的环氧树脂基体（改性环氧树脂F－46）中固化剂合量对树脂基体固化反应温度，反应热的影响，结果表明，当固化剂含量低于20质量份时，树脂基体的固化反应热随固化剂含量的增加而增加，当固化剂含量超过20质量份后，固化反应热开始下降，此环氧树脂基体的最低固化反应温度为114.3℃，固化反应峰值温度为169.3℃，固化反应表观活化能为80.35kJ/mol,固化反应级数为0.91.     

芳香胺改性双氰胺固化环氧树脂反应动力学研究

通过示差扫描量热法分析(DSC)研究了芳香胺改性双氰胺/环氧树脂E-44体系的固化反应,并探讨了反应的机理。结果表明,芳香胺改性双氰胺对环氧树脂E-44具有较高的固化反应活性,反应表观活化能明显降低,固化反应可以在中温进行。其固化反应机理与未改性的双氰胺环氧体系不同。     

拉挤成型用环氧树脂的热固化性能

采用差示扫描量热法和极值法分别研究了环氧树脂E-51与固化剂甲基四氢邻苯二甲酸酐(MeTHPA)和甲基六氢邻苯二甲酸酐(MeHHPA)的固化动力学,并考察了反应体系的黏流活化能。结果表明:E-51/MeHHPA体系的黏流活化能为39.1 kJ/mol,低于E-51/MeTHPA体系,更有利于纤维浸渍;E-51/MeHHPA体系的凝胶温度与固化温度之差为20.9℃,低于E-51/MeTHPA体系,固化放热更集中;E-51/MeHHPA体系固化反应活化能为55.18 kJ/mol,低于E-51/MeTHPA体系,更适合于快速拉挤成型。     

环氧树脂/novolac树脂体系的研究

采用动态DSC方法研究了促进剂种类、促进剂用量对溴化环氧树脂A80/novolac、A80/线形双酚A酚醛(BPAN)和A80/线形双酚F酚醛(BPFN)体系固化反应的影响。结果表明:DMP-30、六次甲基四胺(HMTA)和2-甲基咪唑(2-MZ)对A80/三种线形酚醛体系的固化均有促进作用。随温度升高,凝胶时间取对数的曲线线性下降;随促进剂用量增大,凝胶时间取对数-温度曲线向低温方向平移;以2-MZ(0.1份)作为促进剂,三种线形酚醛固化A80体系的固化反应放热峰的峰顶温度均为155℃左右,其中A80/BPFN体系的固化温度范围较宽约55℃,在150℃条件下2 h可固化完全。     

MA型苯并恶嗪树脂流变特性及其固化动力学

采用粘度测试和动态DSC分析研究了MA型苯并恶嗪树脂体系的流变特性及不同工艺条件下的固化反应过程。结果表明:95～115℃时,树脂体系粘度500 mPa.s的时间可达350 min;树脂体系的凝胶温度为185℃,固化温度为213℃,后处理温度为248℃;根据Arrhenius公式求得体系的表观反应活化能为87.5 kJ/mol;树脂体系的固化工艺为130℃/3 h+140℃/1 h+150℃/1 h+160℃/1 h+170℃/1 h+180℃/2 h+210℃/2 h,后处理工艺为250℃/2 h。     

硫脲对腰果酚曼尼期碱固化与性能的影响

分别对环氧树脂(E-51)/腰果酚曼尼期碱(PCD)和环氧树脂(E-51)/硫脲改性腰果酚曼尼期碱(FCD1)两种固化体系在不同温度下的凝胶时间进行了测定,通过Arrenhinus公式求出固化反应的表观活化能,并对固化物的力学性能和耐热性能进行了测试。结果表明:与E-51/PCD相比,E-51/FC-D1的表观活化能降低34.2%,低温固化反应活性更高,除固化物断裂伸长率下降46.9%外,其余剪切强度、拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量和压缩强度均得到提高,固化物综合性能好;耐热性基本保持不变。