国内氰酸酯树脂增韧改性新技术研究进展

从增韧改性CE角度出发,介绍了近几年增韧改性氰酸酯树脂的方法,包括纳米粒子(SiO2、SiC)改性、笼型倍半硅氧烷(POSS)改性、热固性树脂(EP、BMI)改性、热塑性树脂改性及其他改性方法,并且着重阐述了增韧机理..     

Nano-Ti02/BMI/CE共聚物固化动力学及介电性能的研究

通过非等温差示扫描量热法(DSC)对纳米二氧化钛/双马来酰亚胺/氰酸酯(nano-TiO2/BMI/CE)树脂进行了动力学研究.通过Kissinger法、Ozawa法和Crane法求得了改性氰酸酯树脂体系的固化动力学参数.进而研究了不同固化工艺和后处理温度对nano-TiO2/BMI/CE共聚物介电性能的影响.结果表明...     

M40J/CE/EP复合材料出气性能研究

通过地面环境模拟实验,分析了高模碳纤维/环氧树脂改性氰酸酯复合材料(M40J/CE/EP)的表面元素,研究了高真空加热环境下复合材料的真空出气性能和出气气体成分.结果表明,M40J/CE/EP复合材料的表面主要由C、O、N元素构成;经高真空加热后,复合材料的出气气体成分以小分子挥发物和碳氢化合物电离碎片为主,有可能在空间低温条件下冷凝在航天器的敏感器件表面而造成污染;通过真空出气性能实验测得,M40J/CE/EP复合材料的总质量损失(TML)的平均值为0.27%,收集到的可凝挥发物(CVCM)为0,完全达到出气筛选合格的指标要求.     

双酚A型氰酸酯/端羧基丁腈橡胶共混物的制备工艺和性能

采用液体端羧基丁腈橡胶(CTBN)与氰酸酯树脂(BCE)共混以改善氰酸酯树脂的韧性,利用凝胶时间法、示差扫描量热法(DSC)和傅立叶红外光谱法(FTIR)确定BCE/CTBN的固化工艺,通过透射电子显微镜对微相结构进行了分析,研究了不同制备工艺对改性后树脂体系微相结构和力学性能的影响规律。结果表明,分别采用固化前对BEC/CTBN施加高速剪切力和预聚氰酸酯的方法可有效解决CTBN增韧BCE树脂中存在的宏观相分离问题;施加高速剪切力后,体系(每100份BCE中含10份CTBN)冲击韧性可达到14.4kJ·m^-2,比改性前(冲击韧性为6.0kJ·m^-2)提高了140%;预聚氰酸酯后,体系冲击韧性可达到12.1kJ·m^-2,比改性前提高了102%。研究还发现,工艺改进后,共混体系中以分散相存在的CTBN粒子形成胞状结构,这些含有包埋物的胞状CTBN颗粒有利于提高BCE树脂基体的韧性和强度。     

CTBN/CE共聚体系形状记忆性能研究

用液体端羧基丁腈(CTBN)和氰酸脂(CE)在一定条件下,经适度共聚,制备出一种新型具有较高玻璃化转变温度(Tg)的氰酸酯树脂形状记忆体系。运用红外,动态力学性能分析,力学性能分析,形状记忆性能分析等方法对该体系进行了研究。结果表明:CTBN适当含量可以使氰酸酯树脂具有优异的形状记忆性能;最低的Tg为138℃,体系的最大形变回复率为100%,最大形变恢复速率0.024 s-1,最大拉伸形变为51%。在120℃/2h+140℃/2h+160℃/2h+180℃/1h的固化工艺下体系基本完全反应。     

POSS 催化剂改性氰酸酯复合材料的性能

通过POSS 催化剂改性氰酸酯树脂,并采用热熔法排布制备了碳纤维/ 中温固化氰酸酯预浸料, 验证了改性氰酸酯的工艺性。同时考察了氰酸酯树脂及其复合材料的性能。结果表明, POSS 催化剂的加入, 降低了氰酸酯的固化温度,同时其使用温度、室温及-18℃的储存性能和复合材料力学性能与改性前相当。     

耐温400℃、低损耗改性氰酸酯载体胶膜的制备及性能

采用双酚E型氰酸酯树脂(BECE)和端羟基聚醚砜(Mx)共改性酚醛型氰酸酯树脂(NovolacCE),并将其与石英布复合制备出了一种耐温400℃、低损耗的改性氰酸酯载体胶膜。结果表明,适量的BECE和Mx热混合加入Novolac-CE树脂中,改善了Novolac-CE的浸润性和韧性,其与石英纤维的接触角降至72.8°,冲击韧性提高到13 kJ/m~2。相比于没经过处理的石英布,经过0.5%KH550/乙醇溶液处理的石英布与Novolac-CE树脂间的粘接强度最大提高70%,但是过多的KH550加入影响胶膜的耐热性。胶膜经200℃/4 h固化后,400℃时剪切强度大于5 MPa,且连续使用60 min后强度保持率大于80%,介电损耗为0.014。胶膜具有良好的自黏性并且室温适用期大于15 d,可作为耐高温(400℃)透波粘接材料应用。     

耐温400℃、低损耗改性氰酸酯载体胶膜的制备及性能北大核心CSCD

采用双酚E型氰酸酯树脂(BECE)和端羟基聚醚砜(Mx)共改性酚醛型氰酸酯树脂(NovolacCE),并将其与石英布复合制备出了一种耐温400℃、低损耗的改性氰酸酯载体胶膜。结果表明,适量的BECE和Mx热混合加入Novolac-CE树脂中,改善了Novolac-CE的浸润性和韧性,其与石英纤维的接触角降至72.8°,冲击韧性提高到13 kJ/m^2。相比于没经过处理的石英布,经过0.5%KH550/乙醇溶液处理的石英布与Novolac-CE树脂间的粘接强度最大提高70%,但是过多的KH550加入影响胶膜的耐热性。胶膜经200℃/4 h固化后,400℃时剪切强度大于5 MPa,且连续使用60 min后强度保持率大于80%,介电损耗为0.014。胶膜具有良好的自黏性并且室温适用期大于15 d,可作为耐高温(400℃)透波粘接材料应用。     

石墨纤维/改性氰酸酯复合材料的应用研究

采用环氧树脂对4,4-二氰酸酯基二苯基丙烷(BADCy)进行共聚改性,通过DSC分析,确定了固化工艺参数,并与石墨纤维(UHMCF)复合制成单向板,测试了不同后处理温度制得的单向板力学性能,并与现用UHMCF/树脂基复合材料单向板的力学性能进行了比较,测试了UHMCF/改性氰酸酯的空间环境性能;制备了UHMCF/改性氰酸酯结构件,测试其性能,并与现用UHMCF/树脂基复合材料同类结构件的性能进行了比较。结果表明:UHMCF/改性氰酸酯不论是单向板还是结构件的性能均优于现用UHMCF/树脂基复合材料的性能,且满足空间环境对航天器结构材料性能的要求。     

PDA功能化改性PBO纤维的结构与表面性能

采用聚多巴胺对聚对苯撑苯并二噁唑纤维进行表面功能化改性,借助傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、热失重分析(TGA)和扫描电镜(SEM)等手段对改性前后PBO纤维的结构进行表征,分析测试了改性前后PBO纤维和氰酸酯树脂之间的单丝拔出强度。结果表明,PDA呈膜状包覆在PBO纤维表面,改性PBO纤维与氰酸酯树脂具有更佳的界面黏结强度。     

适于RTM 的氰酸酯树脂制备及性能

采用流变仪、DSC、DMA、TGA和介电性能测试方法研究了用于RTM工艺的改性氰酸酯树脂的流变、固化反应特性、耐热性和介电性能。结果表明:改性氰酸酯树脂在90~170℃温度范围内黏度500 m Pa·s,90℃时黏度为280 m Pa·s,适用期10 h;固化反应活化能为39.5 k J/mol,反应级数为0.89;树脂固化后玻璃化转变温度为294℃,热分解温度为420℃;9.375 GHz的介电常数为2.85,损耗角正切5×10-3。     

新型耐高温氰酸酯/磷酸铝复合材料的研究

基于氰酸酯树脂(CE)和磷酸铝(AlPO4)优良的综合性能,采用"复合技术",设计并制备了AlPO4/CE复合材料,研究了不同偶联剂和AlPO4含量对AlPO4/CE复合材料的热性能、介电性能和吸湿性能的影响。研究结果表明,不同偶联剂对磷酸铝和CE之间的界面作用力影响不同。AlPO4(KH-550)和AlPO4(KH-560)与CE间的界面作用力稍高于AlPO4(H-2),并且AlPO4(KH-550)/CE复合材料的综合性能最佳;当加入适当含量AlPO4(KH-550)时,AlPO4(KH-550)/CE复合材料具有比纯CE树脂更佳的综合性能。     

新型改性氰酸酯及其复合材料性能

采用新型催化剂、增韧剂制得了一种改性氰酸酯树脂,对新型改性氰酸酯树脂的工艺性、耐热性、力学性能进行了评价,并对其复合材料的介电、力学性能进行了研究。结果表明新型改性氰酸酯树脂具有良好的工艺性,适合热熔法制备预浸料;树脂及其复合材料的力学及介电性能优良,可在180℃下使用,适合高性能透波材料和高频电路板使用。     

二烯丙基双酚 A 共聚双马来酰亚胺改性氰酸酯树脂的性能

采用二烯丙基双酚A和二苯甲烷型双马来酰亚胺与双酚A型氰酸酯共聚,以改善氰酸酯树脂的工艺和耐热性能;利用DSC,TGA,DMA表征了树脂的固化行为和耐热性能;此外,还研究了树脂的力学性能及高频下的介电性能。结果表明,改性后的氰酸酯树脂固化反应温度降低了约60℃,改性树脂固化物在氮气气氛下Td5约400℃,Tg约270℃,显示了良好的耐热性能。在7~15 GHz宽频范围下,改性树脂的介电常数3,介电损耗0.008~0.01,显示了良好的介电性能。     

空间光学结构用改性氰酸酯树脂及其复合材料性能

以空间光学结构应用为背景,对新研制改性氰酸酯树脂低温固化体系开展评价研究,包括树脂体系的固化特性、力学性能、耐湿热性以及工艺性能等;与HS40高模量碳纤维复合制备了复合材料,对其主要力学性能进行了研究。结果表明,改性氰酸酯树脂催化体系具有优异的固化反应特性,起始固化温度为101.2℃,较未催化的氰酸酯树脂降低了97.4℃;拉伸性能以及弯曲性能均有提高,同时其沸水饱和吸水率仅1.3%左右,明显低于双马（4%）和环氧树脂（5.8%）;树脂的工艺性良好,适合热熔法制备预浸料;应用热熔浸渍法制备的HS40碳纤维/氰酸酯树脂预浸料经层合固化后力学性能优异：纵向拉伸强度和模量分别为2 244.5 MPa和248.0 GPa。     

高模量碳纤维增强改性氰酸酯树脂基复合材料研究

采用折光指数控制法研究了改性氰酸酯树脂体系的预聚效果.结果表明:当折光指数在 1.574 5～1.578 5 时,改性氰酸酯树脂的软化点可控制在 25～30℃,室温铺覆性能良好.力学性能及耐环境性研究表明 M40/BADCy 复合材料的层间剪切强度可达到67.8 MPa.高低温交替变化及紫外线老化对 M40/BADCy 复合材料的力学性影响很小.M40/BADCy 复合材料水煮 100 h 后的吸水率小于0.94%,其层间剪切强度仅下降18%.     

氰酸酯／环氧树脂体系的研究

采用环氧树脂(E 51)与氰酸酯树脂共聚以改善氰酸酯树脂的韧性,研究了环氧树脂的加入量、后处理温度、湿热老化、紫外光老化等条件对改性后树脂体系的力学性能和介电性能的影响规律,采用扫描电子显微镜对断口形貌进行了分析。结果表明环氧树脂可以明显改善氰酸酯树脂的韧性,环氧树脂含量为30wt%的体系的冲击强度和弯曲强度分别比改性前提高了100%和50%。随环氧树脂用量的增加,改性树脂的冲击强度和弯曲强度增大,树脂表现为明显的韧性断裂;改性体系经200℃后处理2h的介电性能最佳,环氧树脂用量的增加、湿热老化和紫外光老化都使介电常数和介电损耗增加,但当环氧树脂用量低于30wt%时仍属于优异的介电材料。     

适用于室温RTM工艺的氰酸酯树脂基体的研究

用苯乙烯、二乙烯基苯对双酚 A型氰酸酯 (BADCy)进行改性 ,研制了适用于室温下树脂传递模塑 (RTM)工艺操作的高性能树脂基体。该树脂具有较高的耐热性 (热变形温度 1 90～ 2 0 0℃ )和耐湿热稳定性 ;力学性能与同属 RTM工艺的 45 0 3 A树脂相当 ,某些指标优于 45 0 3 A。较好地达到了改性目的     

改性氰酸酯胶膜的制备与性能

为了满足现代高性能雷达天线罩结构粘接的要求,采用环氧树脂和热塑性树脂改性氰酸酯树脂的方法研制了改性氰酸酯胶膜。利用FTIR谱图法测定固化反应过程中—OCN基的转化率。胶膜有良好工艺黏性,室温贮存期为20 d。胶膜在200℃下的剪切强度>10 MPa。测试频率为9.375 GHz时,胶膜的介电常数为3.09,介电损耗为0.014。     

缠绕用低温快速固化氰酸酯树脂的改性

针对湿法缠绕工艺,在不影响固化温度条件下用TDE-85对氰酸酯树脂进行改性,对改性前后树脂性能进行对比研究。结果表明:环氧与催化剂混合物在40℃时黏度低于1 Pa·s,且能维持超过214 min,能够满足湿法缠绕的工艺需求;环氧含量低于10 wt%时,起始固化温度不超过77℃,在80℃的凝胶时间为30min左右,仍满足低温快速固化要求;当TDE-85含量为10 wt%时,树脂浇铸体力学性能最优,其拉伸强度、弯曲强度、冲击强度分别为46.2、83.4 MPa、10.8 kJ/m~2;但环氧的加入对氰酸酯的吸湿性和耐热性能均有一定负面的影响。