风电叶片用环氧树脂固化体系动力学研究

以三乙醇胺、BH-1、2-乙基-4-甲基咪唑(2,4-EMI)和2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚(DMP-30)为促进剂,采用非等温DSC(差示扫描量热)法研究了四种不同环氧树脂(EP)/酸酐体系的固化反应动力学和固化工艺,并采用Ozawa法、Kissinger法和Crane法计算出不同固化体系的动力学参数。结果表明:四种固化体系的活化能分别为25.75、20.93、29.29、33.59 kJ/mol,反应级数均小于0.9(近似于1级反应);固化工艺为"80℃/2 h→100℃/2 h→120℃/2 h";DMP-30/EP/酸酐固化体系的黏度特性和反应特性完全满足风电叶片用复合材料对树脂基体的要求。     

双氰胺/环氧粉末涂料的研究

以E-12环氧树脂为基础树脂、双氰胺(Dicy)为固化剂、2-甲基咪唑(2-MI)为促进剂,并配以其他助剂,经熔融共混制备出双氰胺/环氧粉末涂料。考察双氰胺、2-甲基咪唑用量对固化反应、涂膜附着力及耐冲击性的影响,并确定了两者的较佳用量。利用非等温差示扫描量热法研究了环氧/双氰胺/2-甲基咪唑体系的固化反应,并通过动力学分析得出了理论固化温度等固化动力学参数。在此基础上,根据实验得到了较好的固化时间和固化温度。另外,根据Kissinger和Crane方程拟合了固化反应动力学方程。结果表明,涂膜附着力及耐冲击性随着双氰胺及2-甲基咪唑用量增加先提高后减小。双氰胺、2-甲基咪唑用量分别为环氧树脂用量的4.00%、0.40%时,体系固化温度较低,130.00°C下固化30 min所得涂膜综合性能最好。     

咪唑促进双氰胺固化环氧树脂体系固化动力学

采用差示扫描量热(DSC)法研究了2-乙基-4-甲基咪唑(2E4MI)的含量对双氰胺(DICY)固化环氧树脂体系固化动力学的影响。非等温DSC测试结果表明,2E4MI能大幅度降低DICY固化环氧树脂所需要的温度和活化能,从而加快反应的进行。当2E4MI用量为0.2份时,活化能最低为84.2 kJ/mol且整体活化能随固化度的变化较小、固化更均匀。在2E4MI最佳用量(0.2份)下对固化体系进行等温DSC以及潜伏性测试,结果表明,该体系在160℃下20 min内可完成固化,室温储存15 d的固化度仅为0.146,说明其适合用作快速固化环氧树脂储存体系。     

四缩水甘油胺环氧/甲基纳迪克酸酐/咪唑体系的固化

采用非等温动态示差扫描量热法(DSC)和热失重分析法(TGA)研究了N,N,N',N'-四缩水甘油胺-4,4'-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷/甲基纳迪克酸酐/2-乙基-4-甲基咪唑(TGBAPP/MNA/EMI-24)体系的固化反应过程及固化物的热稳定性。由Kissinger方程和Ozawa方程求得该体系固化反应的表观活化能分别为65.4 kJ/mol和69.0 kJ/mol;由Crane方程求得固化反应近似为一级反应;TGBAPP/MNA/EMI-24体系固化物具有良好的耐热性能,其Tg为226℃,5%,15%和30%的热失重温度分别为312℃,344℃和397℃。     

脂环族环氧树脂/酸酐体系固化促进剂的研究

利用示差扫描量热仪研究了乙酰丙酮铝、三苯基膦、2-乙基-4-甲基咪唑(2E4MZ)等3种促进剂在脂环族环氧树脂(UVR-6103)/甲基六氢邻苯二甲酸酐(MHHPA)体系中的固化行为,通过Ellerstien方程计算得到了UVR-6103/MHHPA体系在3种促进剂作用下的固化动力学参数,其表观活化能分别为48.6,69.2,90.2kJ/mol,反应级数分别为0.96,2.09和1.60。     

固化促进剂对环氧树脂固化物性能的影响

借助透光率/雾度仪、DSC和SEM比较了四乙基溴化铵(TEABr)、二甲基苄胺(DBMA)、2-乙基-4-甲基咪唑(2,4-EMI)、2,4,6-三(二甲基胺基甲基)苯酚(DMP-30)以及有机膦/溴络合物(AO-4)对E-51环氧树脂/酸酐固化体系性能的影响。结果表明,固化促进剂的加入可不同程度地提高环氧树脂的固化速率,改善固化物的透明度和耐热稳定性。AO-4质量分数为0.5%～1.0%,120℃下反应得到的环氧/酸酐固化物无色透明,综合性能最佳。     

双氰胺固化双酚F/间苯二酚共聚型环氧树脂的研究

为提高双酚F环氧树脂的综合性能,以双酚F、间苯二酚与环氧氯丙烷反应制得双酚F/间苯二酚共聚型环氧树脂。通过差示扫描量热法(DSC)研究了2-乙基-4-甲基咪唑对双氰胺-双酚F/间苯二酚共聚型环氧树脂体系固化反应的促进作用,并系统地探讨了固化体系及固化条件对固化物性能的影响。结果显示,其最佳固化工艺条件是:间苯二酚与双酚F质量比为20∶80,双氰胺质量分数为6%,2-乙基-4-甲基咪唑质量分数为4%,固化温度为110℃,固化时间为3 h。     

2,4′-双酚S型EP/双氰胺体系固化动力学研究

采用非等温DSC(差示扫描量热)法研究了2,4′-双酚S型EP(环氧树脂)/DICY(双氰胺)体系的固化动力学过程。运用Kissinger法、Ozawa法、Crane法和T-β(温度-升温速率)外推法等计算出该固化体系的动力学参数。研究结果表明:该固化体系的固化动力学可用1级固化动力学模型表征,其凝胶温度、固化温度和后处理温度分别为126.35、162.20、234.35℃,其表观活化能、频率因子和反应级数分别为83.00 kJ/mol、1.67×107s-1和0.932。     

不同固化体系对环氧粉末涂料性能的影响

通过非等温示差扫描量热分析(DSC),热重分析(TGA)及物理力学性能测试研究了分别以双氰胺、二氨基二苯基砜、线形酚醛树脂为固化剂,2-甲基咪唑为固化促进剂的环氧树脂体系的固化行为,热稳定性及其粉末涂料性能,并利用外推法求出不同固化体系的理论固化温度。结果表明:双氰胺/2-甲基咪唑体系的综合性能最好,其理论固化温度为142℃,热失重起始分解温度为410℃,冲击强度为50 cm,60°光泽为83,表面电阻为1.33×1012Ω。     

低温固化聚酯/环氧粉末涂料研究

以聚酯树脂P-5127和环氧树脂E-12为固化主体,添加其它的助剂熔融共混制备低温固化聚酯/环氧粉末涂料。用红外光谱和差示扫描量热法(DSC)研究粉末涂料的固化反应,讨论了固化促进剂2-甲基咪唑(2-MI)用量对粉末涂料固化性能及涂膜性能的影响,确定了2-MI的用量;并对该配方进行非等温动力学分析得出了理论最佳固化温度等固化参数,在此基础上将粉末涂料涂装固化确定实际固化条件。结果表明:粉末涂料中聚酯的端羧基和环氧树脂的环氧基发生反应;随着2-MI用量的增加,固化温度先降低后增加,2-MI的较佳用量为0.4 g;最佳固化条件为:140℃、30 min或是150℃、20 min。     

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。     

一种新型改性双氰胺固化剂的合成及性能研究

用对甲基苯胺对双氰胺进行改性,制备了一种新型的改性双氰胺固化剂—对甲基苯基双胍盐酸盐,对合成条件进行了优化,并就其对固化环氧树脂E-44的固化性能进行了初步研究。结果表明,作为环氧树脂固化剂单独使用时,对甲基苯基双胍盐酸盐固化体系的固化温度为122℃,比双氰胺体系固化温度(180℃)降低了近60℃,并且室温下有40d以上的储存期。而且与双氰胺不同,改性后的双氰胺极易与环氧树脂互溶。对产物进行DSC分析,并确定固化工艺为80℃/2h+100℃/1h。     

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。     

2-甲基咪唑/环氧树脂体系的固化动力学研究

利用等温DSC法对E-51环氧树脂/2-甲基咪唑(2-MI)体系的固化动力学进行了研究,拟合得到n级固化模型、自催化模型及Kamal复合模型方程中的各个参数值,以确定固化模型。研究表明:E-51/2-MI体系的固化过程分为2个阶段,即诱发阶段和加成反应,其固化反应兼具n级固化与自催化的特征,符合Kamal复合模型。     

改性双氰胺衍生物固化环氧树脂的研究

针对双氰胺固化环氧树脂时固化温度过高的缺点,从自行设计并合成的一系列改性双氰胺中筛选出一种,将其与环氧树脂复配制成单组分潜伏性环氧树脂胶粘剂,利用差示扫描量热法(DSC)和红外光谱法(FT-IR) 对单组分环氧树脂固化体系的固化反应进行了分析和研究。结果表明,改性双氰胺与双氰胺相比,具有较高的活性,显著降低了固化反应的反应温度;所配制的单组分环氧树脂胶粘剂具有较长的贮存期和良好的固化性能。     

聚氨酯柔性固化剂/环氧体系固化动力学及机理

通过不同升温速率下示差扫描量热分析(DSC)研究了自制的聚氨酯柔性固化剂ATPU/环氧树脂E-44体系的固化反应动力学及机理。通过Kissinger和Crane方程求解了表观活化能和反应级数等动力学参数,并运用该参数研究了固化反应速率常数、固化反应速率、固化度等的变化规律及影响因素。通过反应级数的研究证明了固化反应为一复杂反应,不同的固化交联反应同时发生,但主要进行的是伯氨基及仲氨基与环氧基之间的反应,该类反应使得体系得以固化。     

环氧树脂聚酰胺网络体系性能研究

用红外光谱法表征了4种聚酰胺固化剂与环氧树脂按等当量配比,在一定条件下的固化反应过程。DSC法测定了其固化反应活性。桐马聚酰胺/环氧树脂固化体系较聚酰胺650/环氧树脂固化体系的固化活性大大提高,同时测定了该固化产物的热失重(TG)及玻璃化温度(Tg),对该固化物的热稳定性进行了评价,还测定了不同固化时间的剪切强度以研究其动态力学性能,从浇铸体的冲击强度方面比较其韧性。综合比较分析了聚酰胺固化剂与环氧树脂固化体系的力学性能、耐热性、电绝缘性等。结果表明:桐马聚酰胺Ⅲ型固化剂具有黏度低、粘接强度大、耐热性好、力学性能优等优点。