阻燃香蕉纤维增强环氧树脂复合材料的动态力学性能和热性能研究

采用硅烷偶联剂(A-174)对香蕉纤维(BF)进行表面处理,采用硫酸铵、硼砂、磷酸氢二铵、磷酸三丁酯作为阻燃剂处理BF,选用添加了阻燃剂三聚氰胺焦磷酸盐(MPP)和季戊四醇(PER)的环氧树脂作为基体树脂,通过热压成型工艺制备阻燃BF增强环氧树脂复合材料。分别采用动态力学分析(DMA)、扫描电镜(SEM)、热重分析(TG)研究阻燃BF增强环氧树脂复合材料的动态力学性能、微观形貌以及热性能。结果表明:当阻燃BF含量为30%时,复合材料的储能模量、损耗模量达到最大值,分别比纯环氧树脂提高了570%和110%;当阻燃纤维含量为20%时,复合材料的玻璃化转变温度也比纯环氧树脂提高了16.9℃。通过扫描电子显微镜(SEM)观察说明纤维与环氧树脂之间产生良好的界面黏合作用,宏观上表现为动态力学性能的提高;热失重研究结果表明,阻燃BF的加入能明显提高环氧树脂的热分解温度和残炭率。     

马来酸酐接枝物和环氧树脂联合增容对PP/ABS复合材料性能的影响

在聚丙烯(PP)/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)共混物中添加复配的马来酸酐接枝物(PP-g-MAH和ABS-g-MAH)和复配固体环氧树脂(E-06/E-20/2E4MZ),研究了两种相容剂联合增容对共混物性能的影响。结果表明,马来酸酐接枝物添加量为5 phr时,对拉伸强度没有明显影响,而弯曲模量和冲击强度得到明显改善。在加入5phr马来酸酐接枝物的基础上,添加复配的固体环氧树脂,拉伸强度大幅提高,弯曲模量也进一步得到改善,冲击强度有所下降。马来酸酐接枝物和环氧树脂添加量均为5 phr时,增容效果最佳。DSC数据表明,复配马来酸酐接枝物和环氧树脂的联合增容提高了共混物的结晶度。SEM的分析结果表明,PP/ABS的质量比为70/30时,ABS相在共混物中的分布呈海-岛结构,加入5 phr固体环氧树脂后,分散相颗粒尺寸得到明显细化,分布均匀,界面脱黏现象得到显著改善。     

苯乙烯-马来酸酐-丙烯酸丁酯三元共聚物的合成及性能

以苯乙烯(St)、马来酸酐(MAh)及丙烯酸丁酯(BA)为原料合成了苯乙烯-马来酸酐-丙烯酸丁酯三元共聚物(SMB)并作为环氧树脂(E-51)韧性固化剂。测定了SMB的酸酐值;采用红外光谱对SMB及SMB/E-51固化物进行表征;通过热重分析考察了该SMB/E-51固化体系的热性能;比较了不同配比的SMB/E-51固化产物在150℃经过不同时间后的剪切强度;通过扫描电子显微镜对比了SMB与马来酸酐/苯乙烯共聚物(SMA)分别作为环氧树脂固化剂时所得的固化产物的冲击断面形貌。结果表明,该固化剂的酸酐值为0.356 mol/100 g。E-51/SMB固化产物具有良好的耐热性能,最大失重速率温度(Tmax)达430℃;当E-51/SMB的质量比为1/1.2时,固化产物表现出较佳的力学性能和热稳定性,在150℃下保温36 h后,对不锈钢的搭接剪切强度达到15.40 MPa,高于在相同条件和最佳配比下的E-51/SMA固化产物;且E-51/SMB固化体系的韧性也优于E-51/SMA固化体系。     

环氧树脂废水资源化处理技术研究

环氧树脂废水的盐分和有机物浓度很高,无法采用常规方法进行有效处理。采用催化湿式过氧化物氧化法(CWPO)处理环氧树脂废水,考察了氧化剂(H2O2)和催化剂(Fe2+)投加量及投加方式、pH、反应温度和时间等对环氧树脂废水TOC去除效果的影响。结果表明,CWPO处理环氧树脂废水的适宜工艺条件为H2O275 mL/L、FeSO4·7H2O 6.5 g/L、pH=3.0、温度90℃、反应时间200 min。在氧化剂和催化剂总投加量相同的条件下,两者分多次投加时的TOC去除效果明显优于一次性投加。优化条件下进行中试发现,TOC为2 500~2 700 mg/L的环氧树脂废水经CWPO工艺处理后,出水TOC稳定在150 mg/L左右,可作为生产氯气和烧碱的原料。     

阻燃环氧树脂乳液的制备及其阻燃性能研究

通过反应性阻燃剂DOPO(9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物)和二乙醇胺对邻甲基酚醛环氧树脂进行接枝改性,然后用冰乙酸中和后制备得到阻燃环氧树脂乳液。研究反应温度、反应时间和催化剂用量等因素对DOPO接枝环氧树脂反应的影响;考察二乙醇胺用量、中和度等因素对环氧树脂水性化结果的影响;通过燃烧法、LOI值和热重表征制备得到阻燃环氧树脂乳液固化物的阻燃性能。结果表明,在催化剂三苯基磷用量为环氧树脂2.0%(wt),150℃条件下反应4 h为DOPO接枝改性的最优条件。二乙醇胺改性环氧树脂水性化开环率为25.0%,中和度为95.0%时,可以得到稳定性能优良的阻燃水性环氧树脂乳液。当树脂磷元素质量含量为3.0%时,其固化物LOI值可以达到39.2,700℃残碳率达到30.0%(wt),具有优良的阻燃性能。     

室温固化环氧树脂胶粘剂的制备及性能研究

以腰果酚、甲醛和三乙烯四胺为原料,采用一步法制备了环氧树脂(EP)用腰果酚醛三乙烯四胺新型固化剂;然后以双酚A型EP为基体树脂、腰果酚醛三乙烯四胺为固化剂和聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为增韧改性剂,制备了室温固化EP胶粘剂。研究结果表明:当w(PVB)=10%(相对于EP质量而言)时,胶粘剂的拉伸强度(30.58 MPa)、冲击强度(6.30 kJ/m2)和剪切强度(17.71 MPa)相对最大;此时改性EP胶粘剂的热稳定性相对最好,并且其断裂方式由脆性断裂变为韧性断裂。     

氨基硅烷改性双马来酰亚胺树脂的研究

以对氨基苯酚和二甲基二氯硅烷为原料,在四氢呋喃(THF)/甲苯混合溶剂中,采用一步法合成了二(p-氨基苯氧基)二甲基硅烷(p-APDS);然后以p-APDS和环氧树脂(EP)作为4,4′-双马来酰亚胺基二苯甲烷(BDM)的改性剂,对改性BDM的力学性能和热性能进行了分析。研究结果表明:p-APDS改性BDM的玻璃化转变温度(Tg)可达到226℃,比DDS(二氨基二苯基砜)改性BDM提高了20℃,说明前者的耐热性更好;p-APDS改性BDM浇铸体的韧性也得到了提高,其冲击强度为38.52 kJ/m2、弯曲强度为120.54 MPa。     

复合材料模具用树脂基体的研究

以自制改性咪唑为固化剂,酚醛型EP(环氧树脂)为基体树脂,制备出复合材料模具用中温固化的耐高温EP体系。研究结果表明:当w(改性咪唑)=4%(相对于EP质量而言)时,EP浇铸体的中温(80℃)凝胶时间约为50 min、冲击强度为12.8 kJ/m2、弯曲强度为125 MPa、弯曲模量为3.20 GPa和热变形温度为280℃,具有良好的力学性能和优异的耐高温性能,满足复合材料模具中温固化高温使用的基本要求。     

环氧树脂/橡胶弹性混凝土的制备及性能研究

以环氧树脂(EP)为连续相、橡胶材料为分散相,制备了一种EP/橡胶弹性混凝土材料。着重考察了橡胶材料的组成、m(EP)∶m(橡胶)比例对弹性混凝土密度和力学性能的影响。研究结果表明:橡胶材料组成、m(EP)∶m(橡胶)比例对弹性混凝土密度的影响均不大(密度为1.020~1.070 g/cm3);随着橡胶材料中橡胶颗粒含量的不断减少,弹性混凝土的压缩弹性模量基本不变,压缩强度和弯折强度均略有提高;随着m(EP)∶m(橡胶)比例的不断减少,弹性混凝土的压缩弹性模量、压缩强度和弯折强度均显著降低。     

聚硅氧烷表面改性聚磷酸铵的制备及阻燃应用

以正硅酸乙酯(TEOS)及3-氨基丙基三乙氧基硅烷(ATOS)为原料,采用溶胶-凝胶法对聚磷酸铵(APP)进行了表面改性并用于阻燃环氧树脂。结果表明:TEOS及ATOS通过水解、聚合反应在改性APP(MAPP)表面生成了一层致密且类似荷叶表面微-纳米结构的聚硅氧烷膜,MAPP的溶解度由0.62降低为0.18 g/100 m L水,疏水性及耐水性明显增强。