4,4′-二氨基二苯甲烷四缩水甘油基环氧与4,4′-二氨基二苯甲烷固化反应研究

本文报道了利用差示扫描量热仪(DSC)跟踪4,4’-二氨基二苯甲烷四缩水甘油基环氧树脂(TGDDM)与4,4’-二氨基二苯甲烷(DDM)固化体系的固化反应研究的结果。在DDM含量低于等当量时,首次在TGDDM-DDM体系的DSC固化曲线上观察到了双重固化反应放热峰。动力学分析结果表明低温固化反应的活化能约56kJ/mol,而高温固化反应的活化能为136kJ/mol。低温固化反应是DDM中伯胺基和仲胺基与环氧基的反应,而高温固化反应是在TGDDM中叔胺基催化下羟基与环氧基的反应。由于这两类反应对交联网密度均有贡献,因此,完全固化TGDDM-DDM树脂的破璃化转变温度T_g受DDM含量的影响较小。     

氧化石墨烯改性环氧树脂的制备及性能研究

以环氧树脂、二乙醇胺为原料制备阳离子型环氧乳液,然后与氧化石墨烯充分混合形成共混分散液,加热固化得氧化石墨烯改性环氧树脂(GO/EP)涂层。其表面官能团结构、表面形貌分别通过傅里叶红外光谱仪(FT-IR)和扫描显微镜(SEM)进行表征,湿润性、热稳定性、力学性能分别通过接触角测试仪、热失重仪(TGA)和微机电子万能试验机进行测试。结果表明,氧化石墨烯加入环氧树脂基体中后涂层材料的力学性能较纯环氧树脂明显提高,其拉伸强度、断裂伸长率以及弹性模量最大提高率分别为69.2%,62.8%和22.8%。     

氧化石墨烯/环氧树脂复合材料的制备与性能

以氧化石墨烯为增强体,环氧树脂为基体,酚醛胺T-31为固化剂,制备了氧化石墨烯/环氧树脂复合材料。对该复合材料进行了FT-IR和热失重分析,测定了其邵氏硬度。结果表明,复合材料中产生了酯键,但该键的强度较弱,氧化石墨烯与环氧树脂间的结合强度不高;与纯环氧树脂相比,复合材料的热稳定性有所提高,随氧化石墨烯含量增加,T_(max)先增大后减小,并在0.5%处达最大值;与纯环氧树脂相比,复合材料的邵氏硬度有所提高,随氧化石墨烯含量增加,邵氏硬度先增大后减小,并在0.3%处达最大值。     

环氧树脂/改性氧化石墨复合材料的制备及性能研究

采用改进Hummers法制备了氧化石墨,用硅烷偶联剂KH550对其进行改性,并制备了环氧树脂/氧化石墨复合材料。通过导热系数测定、热重分析(TG)、扫描电子显微镜(SEM)对复合材料进行分析和表征。结果表明:加入改性后的氧化石墨可以有效提高复合材料的导热系数,含2.0wt%改性氧化石墨的复合材料导热系数为0.36 W/m·K,比纯树脂材料的导热系数提高16.1%;复合材料热分解温度比纯环氧树脂提高了49℃;改性氧化石墨的加入能够提高复合材料的断裂韧性。     

4,4′-二氨基二苯砜共缩聚改性PPTA及性能研究

芳纶1414(PPTA)以其高强度、高模量、耐化学腐蚀的特性,被广泛应用于航空航天、电器和特种品开发等领域。采用低温溶液缩聚法,在二甲基乙酰胺(DMAC)-氯化锂(LiCl)溶剂体系中引入4,4′-二氨基二苯砜(4,4′-DDS)作为第三单体,对PPTA进行改性。并对改性PPTA进行表征。研究反应温度、LiCl含量以及第三单体含量对共聚物比浓对数黏度的影响。先加入第三单体且添加量为30%(摩尔百分用量),LiCl用量为1.6%(wt,质量分数),第二阶段反应温度为80℃时,制得的改性PPTA比浓对数黏度为2.52mL/g,在氮气气氛下的分解温度为500℃,具有较好的耐高温性能。     

氧化石墨烯/二氧化硅协同改性环氧树脂复合材料的制备及表征

以氧化石墨烯(GO)、硅溶胶、甲苯二异氰酸酯为原料,合成二氧化硅接枝氧化石墨烯(SiO2-g-GO)化合物,并用于改性环氧树脂制备SiO2-g-GO/环氧树脂复合材料。采用红外光谱(FT-IR)、广角X射线衍射(WAXD)、热重分析(TGA)、动态机械分析仪(DMA)及扫描电镜(SEM)对复合材料性能进行表征。结果表明,当SiO2-g-GO用量为5 phr,材料冲击强度提高到38.79 kJ/m2,是纯环氧树脂的2.2倍左右;同时,拉伸强度、弯曲强度及弹性模量分别提高了1.35倍、1.45倍、1.42倍。TGA及DMA研究表明,改性后复合材料的起始分解温度、最大分解温度、储能模量和玻璃化转变温度Tg分别比环氧树脂有明显的提高。冲击断面的SEM表明,SiO2-g-GO对环氧树脂固化物有明显的增韧效果。     

碳纤维-氧化石墨烯/环氧树脂复合材料的制备及表征

采用改进的Hummers法制备了五种具有不同氧化程度的氧化石墨烯（GO）。借助元素分析、X射线光电子能谱及FTIR红外光谱测试对所制备GO的组成及结构衍变进行了表征。利用光学显微镜对不同GO在固化剂异佛尔酮二胺（IPDA）中的分散状态进行观察,并将分散效果最佳的GO试样用于改性碳纤维/环氧树脂（CF/EP）复合材料。结果表明,随着氧化剂用量及反应时间的增加,GO的氧化程度也随之增加。在氧化程度较低时,GO表面官能团主要以羰基、羧基和酚羟基为主。随着氧化程度的不断提高,GO表面官能团主要为醚、环氧和醇羟基结构。GO在IPDA中的分散状态与其氧化程度密切相关,氧化程度最低和最高的GO均出现明显的聚集现象。另外,GO表面在分散过程中可被IPDA化学改性。在EP基体中加入分散效果最佳的GO（0.2wt%）后,与CF/EP复合材料相比,CF-GO/EP复合材料的弯曲强度、层间剪切强度和Ⅱ型层间断裂韧性分别提高了14%、17%和14%。     

功能化氧化石墨烯/聚氨酯-环氧树脂复合材料的制备及其性能

利用氧化石墨烯(GO)表面的羟基分别与硅烷偶联剂KH550、KH560反应,制备功能化氧化石墨烯(KH550-GO、KH560-GO),分析了GO功能化前后的微观结构变化;通过溶液插层法将GO加入到聚氨酯-环氧树脂(PU-EP)基体树脂中制备GO/PU-EP复合材料,并对其拉伸性能及热性能进行测试。研究结果表明,KH550、KH560成功对GO进行了功能化,并且与PU-EP复合材料相比,GO/PU-EP复合材料的拉伸性能和热性能均有明显的提高。其中,KH550-GO的加入对基体树脂力学性能和热性能的改善尤为明显。添加0.1wt%的KH550-GO,基体树脂拉伸强度和拉伸模量分别提高了39.0%和94.4%,同时初始热分解温度提高了12℃。     

氧化石墨烯改性碳纤维/环氧树脂复合材料的湿热性能及微观形貌

采用湿法预浸技术和模压工艺制备了氧化石墨烯(GO)改性碳纤维/环氧树脂(CF/EP)复合材料,研究了 GO在室温干态及湿热处理后对CF/EP复合材料动态热力学性能和层间剪切性能的影响,并通过微观形貌分析了复合材料的改性机制.结果表明,当GO添加量分别为0.5％和0.8％时,GO-CF/EP复合材料的玻璃化转变温度(Tg...     

氧化石墨烯/碳纳米管协同改性环氧树脂的制备与性能

先用改进的水热法,经超声剥离制备氧化石墨烯(GO),并采用两相萃取法将制得的GO萃取到环氧树脂基体(EP)中;再用超声分散及热催化反应的方法将羟基化多壁碳纳米管(MWCNTs)分散到甲基六氢苯酐(MHHPA)中,然后将GO/EP复合材料与MWCNTs/MHHPA混合制得GO-MWCNTs/EP复合材料。利用扫描电镜对该复合材料断面形貌进行表征,并进行了力学性能测试及动态力学分析测试。结果表明,复合材料的力学性能和热稳定性较纯环氧明显提高。当GO加入量为0.1%,MWCNTs含量为0.4%时,材料的冲击强度最高,强度值为84.22kJ/m2,提高了137%;拉伸强度提高了48.4%;断裂伸长率增加了97.9%。表明GO-MWCNTs对环氧树脂具有协同增强、增韧的协同效应。     

改性凹凸棒土-氧化石墨烯/环氧树脂复合材料的力学性能和热电性能

分别用硅烷偶联剂KH560改性凹凸棒土(Attapulgite，ATP)和氧化石墨烯(Graphene oxide，GO)，并将其复合制备ATP-GO复合物。以环氧树脂(Epoxy，EP)为基体，采用原位聚合法制备ATP-GO/EP复合材料。采用SEM和FTIR对ATP-GO复合物的形貌和化学结构进行表征。结果表明:ATP与GO成功键合并附着在GO表面；ATP-GO的加入，提高了EP的冲击强度、弯曲强度和热稳定性，降低了其介电常数和介电损耗。3wt%ATP-0.5wt%GO/EP复合材料的弯曲强度和冲击强度分别为138.58 MPa和20.80 kJ/m2，比纯EP分别提高了75.5%和351.6%，而其介电常数和介电损耗分别低至3.36和0.0118，比纯EP降低了7.7%和27.3%。      

氧化石墨烯纳米片/环氧树脂复合材料的制备与性能

氧化石墨烯(GO)是石墨烯重要的衍生物之一,通过氧化和超声波分散制备了GO纳米片/环氧树脂复合材料。采用XRD、拉曼光谱、FTIR和TEM表征了GO纳米片的结构与形貌,研究了GO纳米片用量对GO纳米片/环氧树脂复合材料热稳定性、力学性能及介电性能的影响。结果表明:GO纳米片的加入提高了GO纳米片/环氧树脂复合材料失热稳定性;随着GO纳米片填充量的增加,GO纳米片/环氧树脂复合材料的冲击强度和抗弯性能先提高后降低,其介电常数和介电损耗则先减小后增加。GO纳米片填充量为0.3wt%的GO纳米片/环氧树脂复合材料的失重5%时的热分解温度由纯环氧树脂的400.2℃提高到424.5℃,而冲击强度和弯曲强度分别在GO纳米片填充量为0.2wt%和0.3wt%时达到最大,冲击强度由纯环氧树脂的10.5kJ/m2提高到19.7kJ/m2,弯曲强度由80.5 MPa提高到104.0 MPa。     

石墨烯/氰酸酯-环氧树脂复合材料的制备和性能

为优化石墨烯/氰酸酯(CE)复合材料的制备工艺并提高其韧性,制备了对苯二胺(PPD)功能化的氧化石墨烯(GO-PPD),分别以GO和GO-PPD为添加物,以CE和环氧树脂(质量比为7:3)共混物为基体树脂制备了GO/CE-环氧树脂和GO-PPD/CE-环氧树脂复合材料。采用红外和拉曼光谱表征GO和GO-PPD的结构,并研究了二者在溶剂中的溶解性。GO-PPD在乙醇等低沸点和低毒性的有机溶剂中表现出稳定的溶解性,与GO相比,GO-PPD明显改善了复合材料制备的工艺性。性能研究表明,GO和GO-PPD的加入均会降低基体树脂的固化温度,明显提高其力学性能和热性能,使基体树脂的介电常数和介电损耗显著增大,但仍然基本保持良好的耐湿热性和耐腐蚀性。石墨烯表面的化学性质影响石墨烯/CE-环氧树脂复合材料的综合性能,与GO相比,GO-PPD的加入能更明显提高复合材料的力学性能和耐热性。     

环氧化天然橡胶改性石墨烯-炭黑/天然橡胶复合材料的制备及性能

以环氧化天然橡胶(ENR)为界面改性剂,制备了石墨烯-炭黑/天然橡胶-ENR(GR-CB/NR-ENR)复合材料,研究了ENR用量对GR-CB/NR-ENR复合材料的加工性能、力学性能和动态力学性能的影响。结果表明,ENR的加入可以改善GR-CB/NR-ENR复合材料的加工性能及CB粒子在天然橡胶基体中的分散性,增加GR与NR的相容性,增强填料与NR基体间的界面相容性,同时改善GR-CB/NR-ENR硫化胶的动态力学性能、物理性能和耐老化性能。当ENR添加量为6 wt%时,GR-CB/NR-ENR复合材料撕裂强度和拉伸强度最高,硫化胶耐老化性最好。随着ENR含量的增加,GR-CB/NR-ENR复合材料的压缩疲劳温度先升高后降低;随着应变的不断增大,GR-CB/NR-ENR复合材料的储能模量G'不断减小,损耗因子tanδ先增大后减小;动态模量随着应变的增加急剧下降。      

环氧树脂/改性氮化硅复合材料制备及性能研究

纳米氮化硅用偶联剂N97进行改性,并制得环氧树脂/改性氮化硅(EP/Si_3N_4-N97)复合材料。通过导热系数测定、热重分析(TG)、红外分析(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)对复合材料进行分析和表征。结果表明,加入改性后氮化硅可以有效地提高复合材料的导热性,含1.0%(wt,质量分数)改性氮化硅的EP/Si_3N_4-N97复合材料导热系数为0.4471W/m℃,比纯树脂材料的导热系数提高了44.23%;800℃时复合材料的质量残留率是环氧树脂的1.82倍;改性氮化硅的加入提高了复合材料的断裂韧性。     

水热法氧化石墨烯改性环氧树脂的制备与性能

以膨胀石墨(100mesh)为原料,采用改进的水热法,经超声剥离制备了氧化石墨烯(GO)。通过X射线衍射、原子力显微镜及傅里叶变换红外光谱对GO结构进行表征,进而采用两相萃取法将制得的GO萃取到环氧树脂(EP)基体中。利用X射线衍射、扫描电镜等对GO/EP复合材料的断面形貌及GO在树脂中的分散状况进行表征,并进行了力学性能测试及动态力学分析。结果表明,GO厚度约为1.4nm,复合材料的力学性能较纯环氧明显提高,GO的加入使环氧树脂冲击断面转变为塑性断裂。当GO加入量为0.25%(质量分数)时,材料的冲击强度最高,强度值为55.17kJ/m2,提高了115%;拉伸强度提高了18%;断裂伸长率增加了78%。经动态力学分析可推断,GO的加入增强了其与环氧树脂间的界面粘接性,同时影响到环氧树脂聚合网络的形成。改性后的环氧树脂韧性大幅度增加。     

改性氧化石墨烯/氢氧化镁/聚酰胺-6复合材料的制备和性能研究

采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)改性处理氧化石墨烯(GO),添加改性后的GO,与聚酰胺-6(PA6)/氢氧化镁[Mg(OH)_2],成功制备了改性GO/PA6/Mg(OH)_2复合材料。通过红外光谱、热重分析、X-射线衍射、机械拉伸、锥形量热仪等技术手段对复合材料进行了分析和表征。结果表明,添加改性GO之后PA6/Mg(OH)_2复合材料的热分解速率大大降低,拉伸强度由32MPa提高至43MPa,在改性GO添加量为1%(wt,质量分数),Mg(OH)_2添加量为40%(wt,质量分数)条件下,制得的改性GO/Mg(OH)_2/PA6的极限氧指数达到28.5,具有较好的阻燃性能。     

4,4'-二氨基二苯甲烷-多壁碳纳米管共价衍生物的制备

采用4,4'-二氨基二苯甲烷(DDM)对短切的多壁碳纳米管(MWNTs)进行化学修饰,合成了结构新颖的衍生物MWNT-DDM.FTIR、1HNMR和13CNMR研究表明,DDM通过酰胺键与MWNTs共价连接.TGA测试表明,该衍生物中MWNTs的含量为65.7%.该衍生物可溶解于N,N'-二甲基甲酰胺、N,N'-二甲基乙酰胺和二甲亚砜,有利于进一步合成多种功能化碳纳米管衍生物.此外,该衍生物在高分子交联剂等方面具有潜在的应用前景.     

二氨基二苯甲烷改性聚磷酸铵的合成及在环氧树脂中的应用

以二氨基二苯甲烷(DDM)和聚磷酸铵(APP)为原料,通过离子交换反应合成二氨基二苯甲烷改性聚磷酸铵(DDP),利用傅里叶变换红外光谱、核磁共振对DDP结构进行了表征。将DDP作为阻燃剂、DDM作为固化剂制备阻燃环氧树脂,通过极限氧指数仪、UL94垂直燃烧仪、锥形量热仪、热重分析和力学性能测试仪分别对阻燃环氧树脂的阻燃性能、成炭行为、热稳定性和力学性能进行了研究。结果表明,DDP在环氧树脂中表现出优异阻燃性能,添加15%的DDP可使环氧树脂的总释放热和峰值热释放速率下降32.3%和40.8%,LOI值达到37.1%并通过UL94 V-0级。热重分析表明,DDP有效增强了环氧树脂的成炭能力,当DDP质量分数为15%时,阻燃环氧树脂在800℃时的成炭量达到34.0%。力学性能分析表明,相同添加量的DDP相比于APP能赋予环氧树脂更佳的力学性能,其中15%DDP阻燃环氧树脂的拉伸强度达到35.9 MPa、弹性模量达到3844.7 MPa。     

石墨烯改性环氧树脂/碳纤维复合材料拉伸性能的研究

通过H2SO4/HNO3混酸酸化石墨烯,并用硅烷偶联剂KH-560接枝酸化的石墨烯,然后将处理好的石墨烯均匀的分散在环氧树脂中,制备高性能的环氧树脂/碳纤维复合材料。通过红外光谱(FTIR)、热失重(TG)、透射电子显微镜(TEM)等分析方法对处理的石墨烯的表面官能团及表面形貌进行表征,用DCW-7拉伸试验机对所制得的复合材料进行测量。结果表明:酸化的石墨烯表面成功地接枝上了一定量的硅烷偶联剂KH-560,在树脂体系中添加2%的硅烷偶联剂KH-560处理的石墨烯的复合材料的拉伸强度提高了10.7%,断裂强力提高了10.4%。