低温固化改性BMI树脂基体动力学研究

采用催化剂、3,3′-二烯丙基双酚A(DP)和多官能团单体C改性4,4′-二氨基二苯甲烷双马来酰亚胺(BMI)树脂,制取低温固化、高温性能优良的改性BMI树脂。采用差示扫描量热法(DSC)研究了改性BMI树脂的固化反应动力学,计算了固化反应体系的动力学参数,进而提出了该改性BMI树脂固化成型过程的动力学模型,并结合傅里叶红外光谱(FT-IR)对反应机理进行了探讨。研究结果表明,催化剂对固化反应的进行有重要的促进作用,改性BMI树脂的固化温度由259℃降为178℃;烯丙基与马来酰亚胺基的"ene"反应非常显著,且改性剂C与DP的"ene"反应历程相似;改性BMI树脂的固化工艺确定为120℃×6h+140℃×2h+160℃×2h+180℃×2h,后处理工艺为200℃×6h。     

动态DSC法研究BMI改性酚醛树脂固化反应动力学

采用非等温DSC(差示扫描量热)法研究BMI(双马来酰亚胺)改性PF(酚醛树脂)体系的固化动力学,借助升温速率-温度(β-T)外推法和红外光谱(FT-IR)跟踪固化反应过程,确定了BAN(BMI改性PF)体系的固化工艺和固化动力学参数。结果表明:BAN的固化工艺为"120℃/2 h→140℃/2 h→160℃/2 h→180℃/2 h",后处理工艺为220℃/3 h,BAN固化体系的动力学参数是表观活化能Ea=123.4 kJ/mol、频率因子A=1.96×1012s-1和反应级数n=1.05;根据n级动力学反应模型求解出该树脂的反应动力学方程,其计算值与试验值基本吻合,说明该模型能较好描述BAN的固化反应过程。     

碳纳米管改性酚醛树脂固化动力学研究

采用非等温示差法分析了碳纳米管改性酚醛固化反应过程,运用Kissinger和Ozawa法对其进行了动力学研究,得到了反应活化能。结果表明:碳纳米管改性PF树脂的固化反应为吸热反应;相应的峰始温度(Ti)为106.4℃,峰顶温度(Tp)为118.2℃,峰终温度(Tf)为157.6℃,固化体系的表观活化能Ea为111.094 kJ/mol,频率因子为9.56×10-5/s,反应级数为0.965,并得到了固化反应动力学方程。     

改性BMI/苯并噁嗪树脂固化反应特性研究

以双马来酰亚胺(BMI)作为苯并噁嗪(BZ)树脂的改性剂,采用非等温差示扫描量热(DSC)法及Freeman-Carroll法研究了改性BMI/BZ树脂体系的反应特性和固化反应动力学过程。结果表明:改性BMI/BZ树脂体系的凝胶时间随BMI用量增加而缩短;改性BMI/BZ树脂体系的固化反应只有一个放热峰,其峰顶温度(230℃左右)明显低于纯BZ体系,并且与BMI用量无关;改性BMI/BZ树脂体系的固化反应近似于1级反应,当w(BMI)=30%~50%时,所建立的固化反应动力学模型在10℃/min时能较好描述改性树脂体系的固化反应过程。     

PES改性低温固化双马树脂固化动力学研究

以聚醚砜(PES)作为双马树脂(BMI)的增韧剂,以3,3′-二烯丙基双酚A(DP)作为改性剂,采用非等温DSC(差示扫描量热)法,研究了PES改性低温固化BMI/DP体系的固化反应动力学。结果表明:根据Kissinger方程、Crane方程和n级动力学模型计算出BMI/DP体系的固化动力学方程为dα/dt=2.1×10~(11)(1-α)~(1.07)e×p(-13.89×10~3/T);采用红外光谱(FT-IR)法跟踪固化反应过程,确定了BMI/DP体系的固化工艺为"130℃/3 h→140℃/1h→160℃/2 h→180℃/2 h"。     

烯丙基酚氧树脂改性双马来酰亚胺树脂基体的研究

以新型烯丙基酚氧树脂作为BMI(双马来酰亚胺)树脂的改性剂,制备相应的改性树脂,并采用红外光谱(FT-IR)法跟踪了该改性树脂的固化反应过程;探讨了活性稀释剂D和后固化工艺等对该改性树脂的黏度、凝胶时间、力学性能和热性能等影响。结果表明:当n(活性稀释剂D):n(BMI)=10:100时,改性树脂的综合性能相对最好,其冲击强度为30.52 kJ/m²、弯曲强度为157.1 MPa和HDT(热变形温度)为224℃;加入适量的活性稀释剂D,可明显降低体系的黏度、提高改性树脂的韧性;后处理工艺可以明显提高改性树脂的耐热性,当后处理工艺为"220℃/2 h→240℃/2 h"时,改性树脂的HDT达到了314℃。     

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。     

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。     

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。     

POSS改性BMI树脂固化动力学及固化工艺研究

以双马来酰亚胺(BMI)、二烯丙基双酚A(BA)和七苯基倍半硅氧烷三硅醇(POSS-triol)为原料,采用非等温差示扫描量热(DSC)法研究了BMI/BA/POSS-triol体系的固化反应过程。运用Kissinger极值法、Crane法、Flynn-Wall-Ozawa(FWO)等转化率法和T-β(温度-升温速率)外推法确定了改性树脂体系的固化反应动力学参数和固化工艺参数。结果表明:改性树脂体系的固化反应活化能和反应级数(接近于1)均随POSS-triol用量增加而变化不大,说明POSS-triol的加入并没有明显改变BMI/BA体系的固化反应机理;改性树脂体系的凝胶温度为175.7℃,固化温度为226.9℃,后处理温度为271.7℃。     

液化竹基酚醛树脂/竹粉复合体系固化动力学研究

采用非等温差热分析(DTA)研究了竹粉(PB)对液化竹基酚醛树脂(PBF)固化行为及固化动力学的影响,求出固化反应的表观活化能、反应级数及频率因子等参数,进而建立了复合体系的固化反应动力学模型。实验结果表明:加入竹粉后,体系的固化峰顶温度、表观活化能、反应级数和频率因子分别降低至110.5℃、57.27kJ.mol-1、1.0079、1.99×105 s-1(纯PBF树脂的上述指标分别为122.5℃、63.46 kJ.mol-1,1.0173和8.04×105 s-1),竹粉的加入加速了PBF的固化反应过程。     

TDE-85/DICY/取代脲中温固化体系的固化动力学

采用DSC研究了以双氰胺/取代脲为潜伏型中温固化体系的三官能团环氧树脂TDE-85的固化反应动力学,探讨了反应机理并确定了最佳的固化工艺参数。结果表明,固化温度<140℃时,受扩散效应和双氰胺在环氧树脂中溶解速率的影响,体系的等温固化行为与自催化模型存在偏差;固化温度>150℃后,体系的等温固化行为可用自催化反应模型很好地描述,其表观活化能为86.33 kJ/mol,指前因子为2.68×1010,总反应级数(m+n)为2～3。综合变温DSC和等温DSC的实验结果,可确定体系的最佳固化工艺条件为:120℃下预固化1 h后再升温至150℃保温1 h。