羧基丁腈橡胶改性环氧树脂的合成

采用羧基丁腈橡胶(XNBR)对双酚A型环氧树脂(CYD-128)进行改性,制备了羧基丁腈橡胶环氧基酯增韧剂,探讨了制备过程的反应机理、合成条件、产品转化率等,确定了最佳反应条件.结果表明:反应温度100～120 ℃,反应时间1.5～3.0 h,催化剂用量0.20%～0.30%时,羧基丁腈橡胶转化率较高.     

羧基官能化聚丁二烯:点击化学合成及对环氧树脂的固化机理

采用"巯基-乙烯"点击化学的方法合成了羧基官能化聚丁二烯,以此为固化剂成功得到了环氧热固性树脂。通过核磁共振氢谱(1 H NMR)、傅里叶红外光谱(FTIR)对羧基官能化聚丁二烯进行了化学结构表征;此外,用傅里叶红外光谱(FTIR)追踪了固化反应过程并探讨了羧基官能化聚丁二烯固化环氧树脂的机理;采用差示扫描量热法(DSC)表征聚丁二烯和羧基官能化聚丁二烯的热性能。结果表明,成功合成的羧基官能化聚丁二烯较聚丁二烯有较高的玻璃化转变温度,其固化环氧树脂是通过羧基官能化聚丁二烯分子链上含有的多个羧基与环氧基开环加成生成酯基和羟基。在本实验固化条件下,固化剂与环氧树脂的质量比为3∶7便可使环氧树脂完全固化。     

非离子型自乳化水性环氧乳液的制备

以不同分子量的聚乙二醇(PEG)和甲基四氢苯酐(MTHPA)为原料合成了双端羧基聚合物,然后与环氧树脂(E51)反应,制得非离子型水性环氧树脂PEG-MTHPA-E51,并用其作乳化剂对环氧树脂E51进行乳化。结果表明,当PEG分子量为2000、4000和6000时制得的乳化剂都能将环氧树脂E51乳化为稳定的乳液,当PEG分子量为2000时乳化得到的乳液粒径在100nm以下,乳化温度为30℃,环氧树脂与乳化剂的最佳配合比为4∶3。     

羧基化聚丙烯酸酯接枝邻甲酚环氧丙烯酸树脂的合成

采用JF-220环氧树脂和丙烯酸为原料,合成了邻甲酚环氧丙烯酸(JFA)树脂,并将JFA树脂和羧基化聚丙烯酸酯进一步反应制备羧基化聚丙烯酸酯接枝邻甲酚环氧丙烯酸(CA JFA)树脂,研究了催化剂、阻聚剂和反应温度对合成反应的影响。结果表明:催化剂三苯基膦和阻聚剂对羟基苯甲醚用量分别为羧基的0.80%和0.06%,温度为90℃~100℃反应4 h,有利于JFA树脂和CA JFA树脂的合成。同时对JF-220树脂,JFA树脂和CA JFA树脂的结构进行了IR表征。     

定位氧化淀粉的制备及对环氧树脂膨胀阻燃体系的影响

以过氧化氢制备羧基淀粉,考察产物的结构与性能,研究其作为成炭剂对环氧树脂的阻燃性能的影响。傅里叶变换红外光谱和核磁共振碳谱的测试结果表明位于葡萄糖基环上的C6伯羟基能被选择性氧化成羧基。随着氧化度的增加,羧基淀粉的粘均相对分子质量、初始分解温度下降,结晶度则呈现先上升后下降的趋势,说明氧化反应由无定形区域向结晶区域扩展。同步热分析-红外光谱连用仪分析表明,随着羧基含量的增加,甲醇的释放量下降,成炭量上升。考察了6.25%的季戊四醇、纯淀粉、羧基淀粉作为炭源,6.25%三聚氰胺甲醛树脂包覆聚磷酸铵的环氧树脂的阻燃性能,结果发现以羧基含量47.6%的羧基淀粉为炭源,其极限氧指数为29.5%,阻燃等级达到V-0,其阻燃效果优于纯淀粉。所制备的羧基淀粉用于环氧树脂成炭剂,具有良好的阻燃效果。     

复合材料用环氧树脂的韧化(五)增靱机理的探讨

本文工作研究了复合材料用环氧树脂的韧化。该体系由无规羧基丁腈橡胶,双酚A型环氧树脂,2-乙基-4-甲基咪唑组成。无规羧基丁腈橡胶对环氧树脂的增韧效果以及用增韧环氧树脂作基体材料对复合材料性能的影响已作报导[1,2,3]。本文报导无规羧基丁腈橡胶增韧环氧浇注体在应力下的形变特性及裂缝扩展特征。主要阐述橡胶增韧环氧浇注体受拉应力作用时,产生的两个形变过程——裂纹化与剪切变形,并根据双悬臂梁劈裂试件的断裂面形态,讨论了裂缝亚临界扩展区。     

水性环氧丙烯酸酯的制备与表征

通过双羟基化合物中的羟基与环氧树脂反应 ,获得具有亲水链段两端为环氧基的改性环氧树脂 ,然后和丙烯酸羧基发生酯化反应 ,制得水性环氧丙烯酸酯。研究了催化剂种类、催化剂用量和反应温度对转化率的影响 ,结果表明选用KOH作催化剂 ,用量为 0 7% ,反应温度为 90℃时所得产物外观和水溶性都很好。采用FT IR红外光谱对所合成的树脂的结构进行了表征 ,表明获得了目的结构的产物。     

聚醚与环氧树脂相容性对韧性影响及机理研究

分别采用端羟基、端羧基和端环氧基聚丙二醇对环氧树脂进行增韧改性,对改性环氧树脂固化物进行了DMA、冲击性能和冲断面SEM研究。随端羟基聚丙二醇用量的增加环氧树脂玻璃化转变温度先降低后增加,而且出现了分相结构;采用端羧基聚丙二醇增韧体系相容性有所增加,在较高添加量时才出现分相结构;端环氧基聚丙二醇在添加量范围内未出现相分离。采用3种增韧剂改性的环氧树脂的断裂冲击强度变化与体系相容性变化存在一致性。研究表明,端羟基聚丙二醇通过外增塑方式增加环氧树脂韧性,而端环氧基聚丙二醇通过内增塑的方式提高环氧树脂韧性。     

改性环氧树脂灌封材料的研制

用端羧基丁腈橡胶(CTBN)与环氧树脂AG-80反应制得改性环氧树脂(Ⅰ);以硅硼树脂与双酚A型环氧树脂反应得到改性环氧树脂(Ⅱ);将改性环氧树脂(Ⅰ)和(Ⅱ)按比例在室温下充分混匀为A组分,把固化剂、阻燃剂等混配成B组分,将A和B组分按不同配比均匀混合配成灌封材料,并以IR、拉力机等仪器分别对改性树脂、灌封材料进行结构及力学性能的测试表征.筛选出的最佳固化条件为,当A组分与B组分用量为25:1时,于80～100℃固化2～4h,可得到理想的灌封效果.     

新型热固性羧基聚酯粉末涂料及涂膜性能研究

本文主要报道新型羧基聚酯为基料，以环氧树脂为交联组份，制备新型大性羧基聚酯粉末涂料。着重讨论了粉末涂料的组成方案和涂膜性能以及主要影响因素。     

海因环氧树脂/HHPA体系的制备与性能

合成了海因环氧树脂,采用红外光谱和核磁共振进行了表征,以六氢苯酐(HHPA)为固化剂,制备了海因环氧树脂/HHPA体系,研究了海因环氧树脂/HHPA体系的固化反应性及其固化物的性能。结果表明:树脂体系在升温速率为10℃/min的条件下,在90～210℃有一放热峰,峰值温度为152.5℃;100℃下的凝胶时间大于42min,在140℃下为8min;树脂浇铸体的氧指数为23,抗弯强度为122MPa,弯曲模量为2.7GPa,冲击强度为14.9kJ/m2。     

用于RTM 成型工艺的苯并口恶嗪树脂及其复合材料

以苯酚、苯胺和甲醛为原料, 合成了三种不同结构的低粘度苯并口恶嗪中间体树脂。根据RTM 成型工艺中注塑和成型过程对基体树脂的特殊要求和不同组分的反应活性, 系统研究了树脂粘度和凝胶化时间与温度的关系, 及玻璃布层压板的力学性能和耐热性, 详细讨论了树脂组成和催化剂种类及用量的影响。结果表明, 以有机酸或环氧-叔胺为催化剂, 以低粘度苯并口恶嗪树脂为主体所构成的多组分树脂体系, 是一类可用于RTM 成型工艺的新型树脂; 该类树脂基复合材料可用做耐高温结构材料在155℃长期使用。      

不同添加剂对石墨材料高温粘结性能的影响

在以酚醛树脂(ＰＦ)和碳化硼(Ｂ_４Ｃ)为原料的高温粘结剂基础上,Ａｌ_２Ｏ_３,Ｓｉ和白炭黑(超细ＳｉＯ_２)作为第二种添加剂分别加入到粘结剂中以制备新型高温粘结剂,并对石墨材料进行粘结．用新型高温粘结剂粘结的石墨部件分别在２００、８００、１５００℃下热处理,并在室温条件下测试其剪切强度．结果表明,复合添加剂对石墨粘结部件的粘结性能有明显的影响．其中,酚醛树脂＋Ｂ_４Ｃ＋白炭黑粘结剂具有较为理想的粘结性能,白炭黑的添加对提高石墨材料的高温粘结性能具有明显的作用．     

高温下双搭接钢-CFRP板胶粘界面力学性能试验

高温环境下钢-碳纤维增强聚合物复合材料(CFRP)板的胶粘界面是CFRP粘贴加固钢结构的薄弱环节。为掌握温度对钢-CFRP板胶粘界面力学性能的影响,制作了双搭接接头试件,开展了3种胶粘剂在4种温度下(25℃、55℃、70℃和90℃)的静力拉伸试验。探索了接头试件的破坏模式、荷载-位移关系、CFRP板表面应变分布、界面剪应力分布和粘结-滑移关系等。结果表明:当温度低于55℃时,试件的破坏模式与胶粘剂种类相关性更大,当温度高于70℃时,不同胶粘剂的破坏模式具有相似性,且均出现了CFRP板撕裂。温度对不同胶粘试件的承载力影响存在差异,HJY-4105高韧性环氧树脂结构胶粘剂(HJY胶)试件的承载力随温度的升高而增大,LICA-100A/B 环氧树脂结构胶粘剂(LICA胶)试件的温度稳定性较差,Sikadur-30 CN双组份环氧结构加固碳板胶(SIKA30胶)试件在55℃时承载力最高。随着温度升高,胶粘层的剪切强度、界面剪应力峰值和剪切刚度下降,胶粘剂的延性增加,峰值剪应力不影响试件的抗拉强度。温度对粘结-滑移关系的影响显著,HJY胶随着温度的升高,粘结-滑移本构的延性增加,破坏模式由脆性破坏变为延性破坏。研究表明:合理的耐高温胶应用于钢结构加固,能适应自然高温环境的不利影响。      

固化条件对环氧树脂胶黏剂粘合强度的影响

研究了不同固化条件(温度、湿度)以及反应物配比对环氧树脂胶黏剂粘合强度的影响。结果表明,在使用环氧树脂胶黏剂粘接橡胶与金属基体时,固化条件对其粘接效果产生了显著影响。当温度为25 ℃,环氧树脂胶黏剂在湿度小于55%时粘合强度较高,湿度过高,粘合强度会明显下降,说明过于潮湿的环境不利于环氧树脂胶黏剂的应用。当湿度为55%,环氧树脂胶黏剂在20~25 ℃时粘合强度较高,当温度升高或者降低至10 ℃时,粘合强度都会有明显下降。      

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.     

高刚度环氧树脂与高模碳纤维的界面相容和性能匹配

自行开发了一种高刚度环氧树脂（5182树脂）,研究了5182树脂的增刚机制、耐热性能和力学性能。结果表明,原位生成的酰亚胺刚性链段及增加的多交联位点提高了5182树脂交联网络的刚性,其玻璃化转变温度达228℃,拉伸模量达到4 375 MPa。采用高刚度5182树脂制备了国产BHM3和东丽M40J高模碳纤维增强高刚度环氧树脂复合材料,考察了高模碳纤维/高刚度环氧树脂单丝复合材料的界面黏结性能和断面微观形貌,并评价了高模碳纤维/高刚度环氧树脂单向复合材料的宏观力学性能。结果表明,由于树脂模量的提高及界面破坏区域由碳纤维表面转移到环氧树脂区,高模碳纤维/高刚度环氧树脂复合材料的界面剪切强度最高达106.8 MPa,宏观力学性能优异,尤其弯曲性能和层间剪切强度大幅提高。      

不同热氧环境对T800碳纤维/环氧树脂复合材料力学性能的影响EI北大核心CSCD

不同热氧环境(70,130,190℃)对碳纤维复合材料的性能有着重要的影响。分析了不同热氧环境下T800碳纤维/环氧树脂复合材料的失重特性,并对比了老化前后的表面形貌、红外光谱、动态力学性能和层间剪切性能。结果表明:在热氧老化初始阶段,质损率急速上升,老化温度越高质量损失越快;试样表面形貌随热氧温度的升高其破坏程度逐渐加剧,在190℃老化后,纤维表面树脂脱落严重,纤维与纤维之间出现裂缝空隙,无树脂填充,在此老化温度下,试样发生了不可逆化学变化;试样的玻璃化转变温度会随老化温度的升高而变大,但内耗呈现先降低后增大再降低的趋势,在70,130,190℃热氧老化后试样剪切强度分别提高6.0%,13.7%和2.1%。相关实验结果和实验现象可为后续研究新型国产T800碳纤维/环氧复合材料提供数据参考。     

低粘度环氧树脂体系及其固化物性能的研究

为了满足环氧树脂在多种工艺中对低粘度的要求,使用了6002及618型两种普通双酚A型环氧树脂与低粘度XCT-802固化剂,设计出一种低粘度的环氧树脂体系,并对其粘度、固化物的力学性能等进行了表征。结果表明：该体系在常温下具有较长的适用期;在中温（80~C）条件下即可凝胶并固化,其固化物的力学性能优异。     

碳纳米管加入方式对碳纤维/环氧树脂复合材料层间性能的影响

针对碳纤维/环氧树脂预浸料,对比了直接在树脂中加入碳纳米管(CNTs)后制备预浸料以及将CNTs喷涂在预浸料表面2种CNTs加入方式对CNTs-碳纤维/环氧树脂复合材料层合板I型与II型层间断裂韧性及层间剪切强度的影响。通过对树脂黏度、固化反应以及玻璃化转变温度的考察,分析了CNTs含量对树脂性能的影响,考察了添加方法对CNTs长度与形态的影响。分析了2种CNTs加入方式对CNTs-碳纤维/环氧树脂层合板断裂韧性及层间剪切强度的改善效果与作用规律。结果表明:CNTs的加入使树脂的黏度提高,固化反应程度下降;2种分散方法对CNTs的长度与形态无明显影响;直接在树脂中加入CNTs对CNTs-碳纤维/环氧树脂复合材料I型与II型层间断裂韧性的提高效果低于在碳纤维/环氧树脂预浸料表面喷涂CNTs的方式,后者的CNTs利用率较高;由于CNTs团聚及对树脂固化反应的影响,CNTs含量过高会使得其对CNTs-碳纤维/环氧树脂层合板的增韧效果下降。