双酚F/间苯二酚共聚型环氧树脂的合成

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。研究了催化剂用量、反应温度、反应时间以及闭环时的加碱速度等因素对产物性能的影响,并对产物进行了表征。结果显示,其最佳合成工艺条件是:间苯二酚与双酚F质量比为20:80,催化剂摩尔分数为2．0％．醚化温度为80℃,醚化时间为5 h,闭环时加碱速度为0．4g/min。     

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。     

间苯二酚缩甲醛四缩水甘油醚的合成

采用间苯二酚、甲醛合成甲撑二间苯二酚后,再环氧化合成四官能团的甲撑二间苯二酚四缩水甘油醚环氧树脂。研究了不同催化剂用于酚醛缩合、采用不同醚化反应温度、改变醚化反应时间、环化加碱量等条件对产品质量的影响,确定了合成条件。结果表明其最优化合成条件为:采用盐酸作催化剂合成甲撑二间苯二酚,环氧醚化温度为95℃,醚化时间8 h,实际用碱量为理论用碱量的1.1倍。产品改性邻甲酚醛环氧聚合物固化体系时能显著提高其玻璃化温度,改善耐热性能,玻璃化温度可达180~190℃,比邻甲酚醛环氧体系提高了30℃以上。     

间苯二酚二缩水甘油醚的制备及其应用

采用三苯基磷作醚化催化剂,粉状氢氧化钠作闭环剂合成了间苯二酚二缩水甘油醚(RDGE),其环氧值为0.80,在25℃时粘度为0.36 Pa.s,示差扫描量热仪(DSC)检测表明,其固化放热峰比双酚A型环氧树脂(E51)降低了约15℃。RDGE对E51有非常显著的稀释作用,二者共混,大大提高了通用环氧树脂的综合性能。采用593#固化剂时,RDGE和E51的拉伸强度分别为75.17 MPa和58.58 MPa,前者比后者高出28%,RDGE与E51共混固化物的拉伸强度随RDGE含量的增加而呈线性增加;593#固化的RDGE/E51共混体系,弯曲强度和弯曲模量均随RDGE用量的增加而呈线性增加,弯曲强度由E51的112.77 MPa增加到RDGE的123.75 MPa,弯曲模量由E51的1.79 GPa增加到RDGE的2.40 GPa。     

柔韧性环氧树脂的合成及性能研究

通过双酚S与六亚甲基二异氰酸酯(HDI)的嵌段反应将HDI引入环氧树脂的分子链段中合成了新的环氧树脂。通过环氧值,力学性能和吸水率测试以及扫描电镜和热失重分析研究了合成反应中环氧氯丙烷用量、醚化温度、醚化时间、闭环温度、闭环时间对树脂及固化物性能的影响。确定了最佳合成工艺为:双酚S与环氧氯丙烷物质的量比1∶24,醚化温度为90℃,醚化时间为3 h,闭环温度为70℃,闭环时间为3 h。环氧值为0.266 eq/100 g时,固化物的冲击强度、压缩强度达到最佳,分别为23.72 k J/m2和145.50 MPa,比E-51固化物分别高出110.28%和29.07%。合成的树脂600℃下质量损失70%,比E-51固化物(质量损失90%)更能承受高温。     

柔性侧链自组装增韧环氧树脂的研究

通过酸酐与双酚F环氧/柔性链环氧树脂的固化反应,制备了一系列增韧环氧树脂3D网络。原子力显微镜(AFM)测试结果表明,该固化产物表面呈现出不同尺寸的凸起相分离结构;扫描电镜测试表明,改性环氧固化物的拉伸断裂表面发生塑性形变。通过调节柔性烷基侧链的长度和体系中的添加量,固化物可表现出不同的机械性能与热性能。当悬挂链长为4个碳时,环氧树脂固化交联网络的相对最大拉伸强度为98.5 MPa,比纯双酚F环氧树脂(DGEBF)体系提高了58.1%,相对最大拉伸断裂伸长率为6.1%,比纯DGEBF体系提高了125%,相对最大拉伸模量为3.1 GPa,比纯DGEBF体系提高了6.8%。     

RTM用中温固化环氧树脂基体的研究

在双酚F树脂中分别加入不同质量的711和TDE-85环氧树脂制备了6种环氧树脂体系,并采用聚醚胺和脂环胺复合固化剂固化,对各体系的粘度、固化行为、耐热性及力学性能进行了测试。结果表明,711环氧树脂具有比TDE-85更高的反应活性。在80 g双酚F树脂中加入20 g TDE-85环氧制备的体系具有最佳的综合性能,30℃下的适用期(粘度500 mPa·s)为120 min,玻璃化转变温度102℃,常温下固化物拉伸强度为78.6 MPa,有望用于多种复合材料的RTM成型。     

缠绕用低粘度高韧性环氧树脂体系性能研究

采用脂环族环氧树脂和双酚F环氧树脂为基体树脂,通过添加稀释剂、增韧剂、芳香胺型固化剂,制备了低粘度、高韧性环氧树脂体系,对该树脂体系的耐热性能及复合材料力学性能进行了研究。结果表明,在40℃时树脂体系粘度为230 mpa·s,操作时间大于8h,浇铸体玻璃化转变温度为132.1℃,拉伸强度为70.72MPa,断裂延伸率为3.09%。通过缠绕工艺制备了复合材料单向板,拉伸强度为2839.06MPa,弯曲强度为1609.49 MPa,力学性能优异。     

新工艺合成低黏度双酚A型液态环氧树脂

采用新工艺合成了双酚A型液态环氧树脂,并研究了醚化反应催化剂和闭环反应碱用量对醚化反应后体系双酚A单体残留量、合成的环氧树脂的环氧当量和有机氯含量的影响。结果表明:采用新催化剂有效提高了醚化反应双酚A的转化率,醚化反应结束后双酚A残留量14%。随着碱用量的提高,环氧当量和有机氯显著降低。新工艺的重复性好,与一步法合成的环氧树脂比较,产品具有黏度低(25℃下约为7.80～7.98Pa.s)、环氧当量低(182g/eq)、有机氯含量低(200μg/g)的特点。     

固化温度对高架桥梁补修用环氧树脂胶拉伸强度的影响研究

为提升环氧树脂胶对高架桥梁补修的应用效果,研究了固化温度对高架桥梁补修用环氧树脂胶拉伸强度的影响。利用E-44双酚A型环氧树脂、低分子聚酰胺与环氧树脂593固化剂混合物等材料制备环氧树脂胶,采用电子万能试验机等设备,从拉伸强度、弯曲性能、压缩强度等方面测试其力学性能。研究结果表明:低分子聚酰胺与环氧树脂593固化剂混合物存在一定潜伏性;固化温度较低时,试件结构拉伸断裂面相对光滑;固化温度为70℃时,试件拉伸强度与其他固化温度条件相比提升18.9%以上;固化温度一致条件下,w(固化剂)=50%的试件拉伸强度、断裂伸长率和弹性模量均高于w(固化剂)=35%的试件,分别达到70.94 MPa、10.35%和3.77 GPa。     

RTM成型用高性能环氧树脂基体的研究

将AG-80和TDE-86以一定比例混合,通过加入自配的低粘度液体固化剂,得到了一种适用于RTM工艺的树脂体系。结果表明,该树脂体系在30℃时的粘度为1081mPa.s,其树脂固化物的拉伸强度为73MPa,弹性模量达到1.36GPa,断裂伸长率为6.3%,弯曲强度为150MPa,弯曲模量为3.12GPa,玻璃化转变温度为191℃,该树脂体系不仅粘度低,还具有优异的力学性能和耐温性,可满足RTM成型工艺对环氧树脂体系的要求。     

高性能环氧树脂浇铸体研究

采用多官能缩水甘油胺型环氧树脂为基体,甲基四氢苯酐(MeTHPA)为固化剂,BH-1为促进剂,制备了环氧树脂浇铸体。研究了该体系的凝胶时间,粘度随温度的变化和固化特性,确定了最佳固化工艺,并对浇铸体进行了弯曲和拉伸等力学性能测试。结果表明:体系最佳固化条件为80℃/2 h+100℃/1 h+120℃/1 h,然后在150℃下后处理2 h。浇注体弯曲强度和拉伸强度分别达到202 MPa和99.9 MPa,弯曲模量和拉伸模量分别达到4.26 GPa和3.48 GPa,玻璃化转变温度为160.85℃,具有较低的粘度、良好的浸渍性,耐热性和优异的力学性能。     

一种回转体类构件用中低温固化环氧树脂体系研究

采用等温黏度实验和浇铸体力学性能测试来优选自制改性固化剂CUR–1的配比,通过不同升温速率下的固化过程差示扫描量热并对固化物进行傅立叶变换红外光谱分析,确定了体系的固化制度,研制出一种适用于发动机壳体或结构复杂的回转体类结构件的碳纤维湿法缠绕树脂基复合材料的中低温固化环氧树脂体系,用湿法缠绕工艺制作单向纤维缠绕成型复合材料环(NOL环)并进行了性能测试。结果表明:当CUR–1的含量为15份时,树脂体系具有适于湿法缠绕工艺的黏度和使用期,树脂可在80℃完全固化,同时浇铸体拉伸强度为84 MPa,拉伸弹性模量为3.8 GPa,断裂伸长率为5.4%,热变形温度为131℃。该树脂体系与纤维粘结性好,NOL环力学性能高,NOL环拉伸强度为2 451 MPa,拉伸弹性模量为146 GPa,层剪切强度为55 MPa。     

有机硅改性提高环氧树脂韧性和耐热性的研究

用聚甲基三乙氧基硅烷(PTS)通过物理和化学改性两种方法,成功制备了一系列有机硅改性环氧树脂。通过对化学改性产物的红外光谱、环氧值和相对分子质量及分布的测定,表明有机硅已成功引入环氧树脂。对两种改性方法所得固化物的玻璃化转变温度(Tg)、拉伸强度及断裂伸长率、热稳定性、微观结构进行了分析测定,探讨了改性方法、有机硅含量等对材料性能的影响。结果表明,化学改性环氧树脂产物具有更为优良的性能,双酚A型环氧树脂E-44(简写EP)通过PTS化学反应改性,当m(EP)∶m(PTS)=100∶10时,其固化物拉伸强度达58.36 MPa,断裂伸长率达11.65%,Tg达169.82℃,50%的质量热损失温度达到487℃;比未改性的纯环氧树脂分别提高了9.42 MPa,4.91%,17.29℃,39℃。     

一种低温固化的环氧树脂/碳纤维的制备及其性能研究

选用三乙烯四胺(TETA)、甲基六氢苯酐(MHHPA)、间苯二甲胺(MXDA)作为环氧树脂(EP)的固化剂,制备了一种固化温度为80℃的EP.研究表明,温度为80℃时,MHHPA不能单独固化该EP.少量的TETA或MXDA能够促进MHHPA对EP的固化,研究证明MHHPA和TETA或MXDA间生成了酰胺,TETA或MX...     

复合材料缠绕成型用电子束固化环氧树脂体系研究

为了研究适合于缠绕成型的低粘度可电子束固化复合材料的耐热环氧树脂基体,研究了不同组成的电子束固化树脂体系的粘度与温度的关系、耐热性与辐射剂量的关系及浇注体的力学性能。研究表明,树脂EB-4在60℃时粘度为389 mPa.s,树脂辐射固化的最佳剂量为150 kGy,而且在150 kGy辐射固化的EB-1、EB-4的玻璃化转变温度Tg分别为212.96℃、214.77℃,EB-4树脂浇注体的拉伸强度可以达到52.7 MPa,拉伸弹性模量2.79 GPa,断裂延伸率为2.18%,是1种适用于室温或低温下缠绕成型的耐热电子束固化环氧树脂基复合材料树脂体系。     

聚醚胺固化环氧树脂胶粘剂的研究

以聚醚胺D-230为固化剂,研究了多官能度环氧树脂和硫酸钙晶须的加入对环氧树脂胶粘剂粘接性能的影响。研究结果表明,多官能度环氧树脂和改性硫酸钙晶须的加入,很好地改善了环氧树脂胶粘剂的高温性能;当环氧树脂m(E-51)∶m(F-51)∶m(AG-80)=3∶3∶2、改性硫酸钙晶须为树脂总质量的10%时,体系的粘接性能最佳,室温和100℃剪切强度分别为25.91MPa和6.11MPa,室温剥离强度可达5.26kN/m。     

有机硅改性环氧树脂的制备及其性能研究

以3种有机氯硅烷单体水解制备有机硅单体,有机硅单体改性了环氧树脂,水解条件为温度35～40℃,时间1～1.5 h,用水量n(H2O)∶n(Cl)=(6～7)∶1。通过红外光谱分析表明,有机硅主要是与环氧树脂中羟基发生化学反应。对环氧树脂改性前后的力学性能、耐热性和防潮性进行测试,结果表明,当n(R)/n(Si)为1.5时,拉伸强度可达23.91 MPa,弯曲强度达到29.24 MPa,冲击强度达到10.02 kJ/m2,50%的质量热损失温度431℃,分别比改性前提高了3.86 MPa,9.49 MPa,6.18 kJ/m2,30℃;同时,改性后树脂防潮性能也得到了提高。     

马来海松酸酐的合成及其固化反应特性研究

松香与亲二烯体进行Diels-Alder反应合成了环氧树脂固化剂马来海松酸酐,利用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、热重分析仪(DTA)、拉力机等分析测试手段,对环氧树脂/马来海松酸酐体系固化产物的特性进行了研究。结果表明,环氧树脂/马来海松酸酐固化体系在100℃/2h、120℃/2h、150℃/5h、质量比为1:0.8的条件下可完全固化。固化产物的平均剪切强度17.3MPa,热分解温度可达371.5℃,与甲基四氢苯酐(Me-TH-PA)/环氧固化物相比,分别高3.74MPa,6.1℃。该产物可望在环氧树脂中高温固化领域得到广泛应用。