超声波实时监测乙烯基酯树脂固化反应过程

采用超声波纵波透射法对乙烯基酯树脂固化反应过程进行了实时在线监测,准确测量了超声波在树脂体系中的传播速度及振幅衰减,研究了不同厚度树脂的固化反应过程及其储能模量和固化度的变化。实验显示,随着固化反应进行,超声波声速增加,振幅衰减先增大后降低。超声波声速变化与固化过程中体系力学性能的变化有关,通过声速与振幅衰减能实时获取体系的储能模量、凝胶时间及固化度。结果表明,超声波技术能够实时监测树脂体系的固化过程和性能变化,对树脂类复合材料的制备工艺和性能研究有重要的指导作用。     

超声波法表征纤维增强树脂基复合材料固化行为

采用超声波法对乙烯基酯树脂、玻璃纤维/乙烯基酯树脂、碳纤维/乙烯基酯树脂3种体系的固化反应过程进行了实时监测, 准确测量了超声波在3种体系中的传播速度及振幅衰减随体系固化反应时间的变化, 研究了纤维对树脂体系凝胶时间、固化过程体积储能模量及反应活化能的影响。结果表明, 玻璃纤维/树脂体系的反应活化能较纯树脂体系减小14 %, 固化速率加快; 而碳纤维/树脂体系的反应活化能较纯树脂体系增大15 %, 固化速率较纯树脂体系慢。超声波技术能够实时在线监测并量化纤维/树脂复合体系的固化行为, 为复合材料的制备工艺和性能研究提供了一种重要的量化手段。      

树脂基复合材料固化过程的超声波在线监测研究进展EI北大核心CSCD

热固性聚合物复合材料的固化过程是化学交联和物理凝固共同作用的结果。与传统的红外光谱、介电分析法、差示扫描量热法、动态力学热分析和流变测试等离线分析方法相比,超声波在线监测法能够合理预测体系固化过程中的力学行为参数,实现对复合材料固化行为的实时反馈及完整表述。文中介绍了超声波在线监测技术的测试原理,综述了国内外采用超声波在线监测法研究纯树脂及其复合材料体系力学状态转变过程和固化动力学的进展。     

树脂基复合材料固化过程的超声波在线监测研究进展

热固性聚合物复合材料的固化过程是化学交联和物理凝固共同作用的结果。与传统的红外光谱、介电分析法、差示扫描量热法、动态力学热分析和流变测试等离线分析方法相比,超声波在线监测法能够合理预测体系固化过程中的力学行为参数,实现对复合材料固化行为的实时反馈及完整表述。文中介绍了超声波在线监测技术的测试原理,综述了国内外采用超声波在线监测法研究纯树脂及其复合材料体系力学状态转变过程和固化动力学的进展。     

超声波在线监测环氧树脂固化反应过程

采用超声波技术成功地对环氧树脂固化过程进行了在线监测。超声波横渡与纵波及其波峰衰减反映了固化体系剪切模量的变化、凝胶点和固化终点。固化剂含量为9％时有利于体系的完全固化。超声波法在线监测技术将为研究聚合物固化反应提供了一种简单、实用的技术手段。     

固化剂种类对PBX粘结剂固化反应动力学的影响

采用非等温DSC方法,研究了TDI和IPDI做固化剂时,塑料粘结炸药(PBX)粘结剂固化行为的差异,获得了不同固化剂胶液体系的固化反应动力学方程。结果表明,以TDI做固化剂的粘结剂体系的活化能是55.87kJ/mol,反应级数是0.88,指前因子是4.70×104s-1,以IPDI做固化剂的粘结剂体系的活化能是62.29kJ/mol,反应级数是0.92,指前因子是1.23×105s-1,同一温度,同一固化度时,以TDI做固化剂体系的固化速率大于以IPDI做固化剂体系的固化速率。     

HTPB-异氰酸酯黏结剂体系的室温固化及性能研究

文章从浆料适用期、胶膜的表面形态、力学性能等方面研究了不同端羟基聚丁二烯(HTPB)-异氰酸酯体系室温固化的效果。试验结果表明,聚氧化丙烯二醇(N220)的加入,延长了浆料适用期,并初步实现了HTPB-异氰酸酯黏结剂体系在规定时间内(约一周)的室温固化。HTPB-佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)体系在适用期、力学性能、胶膜表面形态方面明显优于HTPB-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)体系。但在固化时间方面,HTPB-MDI、HTPB-甲苯二异氰酸酯(TDI)体系比HTPB-4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、HTPB-IPDI体系短。在胶膜的拉伸性能方面,与国外同类研究在高温固化条件下的性能相当。     

超声振动对快速固化环氧树脂体系固化动力学特性的影响

通过非等温差示扫描量热法,结合黏度测试和傅里叶红外光谱分析,研究了不同超声波振动条件下环氧树脂体系的固化特性。基于Flynn-Wall-Ozawa/FWO、Kissinger-Akahira-Sunose/KAS和Boswell积分型动力学模型,计算了不同超声波振动下环氧树脂体系的活化能。结合Malek最大概然函数法,得到了超声振动下树脂体系的固化反应动力学方程,并与实测固化度对比进行了验证。研究表明,超声振动振幅越大,树脂体系黏度降低越明显,较小的超声波振幅振动下树脂体系活化能增大,而振幅增大后活化能有明显的降低。固化物的红外光谱分析表明,随着超声振幅的增大,羟基吸收峰减弱,表明超声效应加速了胺基加成反应或者羟基醚化反应。超声振动条件下的树脂固化反应模型符合自催化模型形式,但超声振动并不能改变树脂体系的固化反应机制。以上研究结果对设计和优化碳纤维增强树脂复合材料超声振动辅助树脂传递模塑成型(RTM)工艺具有一定的指导意义。     

不同引发剂体系对氧化铝浆料固化过程的影响

研究了引发剂体系对氧化铝浆料固化过程的影响. 通过测试丙烯酰胺(AM)水溶液聚合过程的弹性模量曲线, 考察了引发剂体系对丙烯酰胺(AM)和N,N’-亚甲基双丙烯酰胺 (MBAM)水溶液交联聚合过程的影响. 引发剂体系分别为过硫酸铵(APS)、过硫酸铵-四甲基乙二胺(APS-TEMED)氧化还原体系和2,2’-偶氮[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]盐酸盐(AZIP·2HCl). 三种引发剂中AZIP\cdot2HCl引发的聚合产物的模量在40～50℃都比较高; 温度对闲置时间影响较大, 更容易控制固化进程. AZIP·2HCl引发的50vol%浆料固化的模量曲线表明温度和引发剂浓度对浆料固化影响较大. 比较了三种引发剂引发的50vol%氧化铝浆料的固化过程模量曲线, 50℃时AZIP·HCl引发的浆料固化后的湿坯的弹性模量达到2.3×10⁶Pa, 比APS(1.58×10⁶Pa,55℃)和APS--TEMED(1.58×10⁶Pa, 25℃)引发的浆料固化后的湿坯模量要高.     

黏结剂相对分子质量对浇注PBX固化应力的影响?

采用自行研制的固化应力测试装置,测量了端羟基聚丁二烯(HTPB)基浇注高聚物黏结炸药(PBX)固化过程的应力变化,计算出固化应力数据,分析了黏结剂相对分子质量对热固性浇注PBX固化应力的影响,并对其在不同固化温度下的黏结强度进行了测试。结果表明:同一固化温度时,随着HTPB相对分子质量的逐渐增大,浇注PBX在固化阶段的最大热应力及收缩应力都逐渐减小。固化温度为100℃时,相对分子质量为1 500、2 800、4 000的HTPB基固化物因固化反应所产生的最大热应力分别为2.14、1.12、1.01 MPa,最大收缩应力分别为0.29、0.22、0.15 MPa。在固化降温阶段,HTPB相对分子质量越大,浇注PBX的收缩应力也越大。HTPB相对分子质量相同时,固化物的黏结强度随着固化温度的升高而降低;而固化温度一定时,HTPB相对分子质量对浇注PBX的黏结强度影响不大。     

GAP/HTPB粘合剂固化胶片力学性能研究

选用主链柔顺性好,可在推进剂中单独用作粘合剂的端羟基聚丁二烯(HTPB),通过化学共聚的方法来改善叠氮缩水甘油醚(GAP)的力学性能.反应活性对比表明,二者与异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)的反应速度有较大差异,进而影响粘合剂固化胶片的网络结构.实验结果表明:加入扩链剂和交联剂,所得粘合剂力学性能有较大提高,拉伸强度可达1.43MPa,延伸率为382.37%.     

氨基硅油改性聚丁二烯聚氨酯脲的合成与性能

过量的甲苯二异氰酸酯（TDI0加入氨乙基氨丙基聚二甲基硅氧烷（AEAPS）,端羟基聚丁二烯（HTPB）中制成预聚体,以3,3′－二氯－4,4′二苯基甲烷二胺（MOCA）为固化剂,合成了一系列不同含量的硅氧烷改性聚丁二烯聚氨酯脲,通过接触角,表面光电子能谱（ESCA）测试,应用应变,动态力学热分析,结果表明,氨基硅油在聚氨酯脲表面明显富集,聚丁二烯聚氨酯脲的力学性能改变不大。     

黏合剂活性基团对HTPB推进剂力学性能的影响机制

为了研究端羟基聚丁二烯(HTPB)固体推进剂中黏合剂体系在储存过程中容易发生化学反应的基团的活性特点,寻找合适途径抑制推进剂老化,从而延长火箭发动机的储存寿命,本文中通过量子化学理论计算以及红外光谱和力学性能测试等实验方法,研究了甲苯二异氰酸酯(TDI)/HTPB黏合剂中的活性基团在自然储存条件下可能发生的化学变化及其对HTPB推进剂力学性能的影响。研究结果表明,HTPB推进剂中黏合剂分子易发生反应的部位应为C=C键或氨基甲酸酯基团,在推进剂的加速老化和自然储存过程中,C=C键氧化分解引起的黏合剂网络结构破坏,是导致推进剂力学性能下降的主要原因。     

双模聚氨酯交联体系的力学性能

以端羟基聚丁二烯(HTPB)、环氧乙烷-四氢呋喃共聚醚(PET)以及聚叠氮缩水甘油醚(GAP)为粘合剂,多异氰酸酯(N100)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为固化剂,三羟甲基丙烷(TMP)为交联剂,制备了PETS/PETL/N100、GAP/PETL/N100、GAP/PET/IPDI/TMP、GAP/HTPB/IPDI/TMP四种双模聚氨酯交联体系,研究了双模网络对聚氨酯弹性体力学性能的影响。结果表明,双模体系较之于短链单模体系,力学性能有了较大的改善。双模聚氨酯交联体系力学性能的提高主要是非仿射变形的结果,非仿射变形程度主要取决于交联点之间的氢键数。单组分固化反应速率的差异对双模体系的力学性能影响较大。     

热固性浇注 PBX 力学行为的影响因素探讨

利用拉伸实验、压缩实验、巴西实验对浇注黏结炸药（PBX）的力学行为进行了研究,探讨了影响浇注PBX 力学行为的因素。实验结果表明,浇注 PBX 的力学行为分为脆性断裂和延性断裂两种形式;在固化阶段的不同时间点浇注 PBX 的力学行为不同,当固化度为70％--80％时,浇注 PBX 表现出延性断裂的特征;当浇注 PBX 的固化度在80％以上时,药柱的力学行为受到固化温度和胶黏剂分子量等的影响。对于含有同一分子量端羟基聚丁二烯（HTPB）的浇注 PBX,固化温度越高,其力学行为越趋近于脆性断裂特征;经同一固化温度后,HTPB分子量越小,浇注 PBX 的力学行为越趋近于脆性断裂的特征。对产生上述现象的原因进行了分析。     

低分子量HTPB聚氨酯弹性体的制备及其性能

为改善高固含量高聚物黏结炸药(PBX)和丁羟推进剂的工艺性能,以低分子量的端羟基聚丁二烯(HTPB)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为主要原料,选用一缩二乙二醇(DEG)为扩链剂,采用二步法制备了聚氨酯弹性体。研究了催化剂用量对浆料黏度的影响,固化参数R及扩链剂用量对HTPB聚氨酯弹性体力学性能的影响。试验结果表明,当催化剂质量分数为0.004%时,适用期可达5 h;R值为1.1,DEG羟基含量占反应总羟基量的60%时,聚氨酯弹性体力学性能较好,拉伸强度达7.60 MPa,断裂伸长率达540.21%。动态力学分析(DMA)测试结果显示,低分子量HTPB聚氨酯弹性体有两个明显的玻璃化转变温度,说明样品存在明显的微相分离结构。     

油脂基聚氨酯改性脂肪胺水性环氧固化剂的结构与性能

以甲苯2,4-二异氰酸酯(TDI)、高级脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-6)、四乙烯五胺、丙烯腈为原料合成了油脂基聚氨酯改性脂肪胺水性环氧固化剂(CA-B)。将CA-B分别与水性环氧乳液AB-EP-20、AB-EP-44、AB-EP-51组成固化体系,经分析可知,水性体系CA-B/AB-EP-44性能最优。通过差示扫描量热法、涂膜力学性能测试,研究了n(环氧基)∶n(胺氢)对CA-B/AB-EP-44体系固化物性能的影响,结果表明,n(环氧基)∶n(胺氢)为1.1∶1(摩尔比)时涂膜的综合性能最佳,此时漆膜柔韧性达1 mm、铅笔硬度达2 H、附着力达1级、耐冲击性≥60 kg.cm、乙醇渗透量(%(24 h))为15.3,与参比样Ⅰ、参比样Ⅱ(市售)固化物的物理性能相当。