低黏度环氧树脂硼胺-酸酐复合固化体系研究

为探究低黏度环氧树脂复合固化反应机理,研究了低黏度环氧树脂硼胺-酸酐复合固化体系的流变性能和固化反应过程,分析了硼胺-酸酐复合比例对复合固化体系流变特性和固化反应过程的影响;利用流变学参数确定了复合固化体系的固化起始时间、凝胶时间点及基于阿伦尼乌斯方程的固化反应活化能。研究结果表明,随着硼胺-酸酐复合固化体系中酸酐复合比例的增加,体系固化反应获得促进,其固化起始时间和凝胶点均降低,同时基于阿伦尼乌斯方程的固化反应活化能降低;采用非等温差示扫描量热（DSC）对硼胺-酸酐复合固化体系过程进行分析,结果表明硼胺-酸酐复合固化体系存在相对独立的双放热峰,随着酸酐复合比例的增加,低温放热峰的峰值增大,高温放热峰的峰值减小,且双峰的峰值温度向高温方向移动。根据2种固化剂的固化反应机理分析,环氧树脂硼胺-酸酐复合固化体系中硼胺固化剂和酸酐固化剂既存在相互协同效应又存在相互竞争作用。      

固化土结构形成及强度增长机理试验

根据固化土实际固化过程,提出一个新的固化土结构模型,即固化土结构形成主要由固化剂胶结土颗粒和填充孔隙两部分构成.根据这一结构模型,以粉砂土作为研究对象,用水泥作为固化剂,由理论计算得出的固化土中胶结土颗粒和填充孔隙所对应的固化剂用量与由试验得出的相应固化剂掺量相当吻合,且基于该固化土结构模型,可以对固化土抗压强度增长规律与固化剂掺量相互关系等试验现象给予较好的解释.另外,通过用膨胀剂代替上述固化剂中用于填充孔隙的水泥掺量,以及减少和增加固化剂中水泥掺量,验证了土颗粒胶结和孔隙填充对固化土结构形成及强度增长的作用,并指出孔隙填充对固化土抗压强度提高起重要作用.      

新型环氧-酚醛树脂体系的固砂原理与技术

为了在低成本下解决低温油井中的化学防砂问题,采用共混的方法制备了一种以环氧树脂和酚醛树脂为主要原料,且无需其他固化剂的新型树脂固砂剂,并在固砂剂的研究基础上初步研制了树脂涂覆砂.通过红外光谱分析,研究了树脂固化的机理.实验结果表明,固砂剂可在50?℃的水浴中将砂石固结,固结砂样具有较高的抗压强度和渗透率,而且随着树脂用量的增加,固结砂样的抗压强度可以进一步得到提高.涂覆砂可以在酚醛树脂作为外固化剂的情况下固结,其性能满足使用要求.酚醛树脂中的酚羟基和羟甲基与环氧树脂中的环氧基的反应是固化反应的主要机理.     

工业废渣制备软土地基固化剂设计方法探讨

探讨了拟加固土的化学性质因素对固化剂水化物生成的影响和对策、形成最佳固化土结构需要的水化物体系特点、不同种类水化物生成过程的协调性及调控方法.在此基础上,根据工业废渣在制备软土固化剂中的技术优势,提出了利用工业废渣制备软土地基固化剂的设计思想与方法,并给出设计实例.试验结果表明利用工业废渣制备固化剂时采用本设计方法,固化土28d无侧限抗压强度比水泥固化土提高了1.5~2.75倍.     

不饱和聚酯树脂与双马来酰亚胺的共聚改性

利用双马来酰亚胺(BMI)作为共聚单体与不饱和聚酯(UP)树脂进行共聚反应,使其玻璃化转变温度、弹性储能模量、拉伸和弯曲性能都有大幅度的提高,尤其是70?℃下力学性能有明显改观.利用红外光谱法测定了上述共聚树脂体系中不饱和聚酯、苯乙烯、双马来酰亚胺各自双键的聚合反应程度,分别为70.83%,95.46%和97.69%.实验结果表明由于BMI的参与,大大提高了UP树脂的固化反应活性.试样的断口形貌表明上述共聚树脂呈均相组织结构.     

厚截面层合板非同步固化的三维有限元分析

建立了描述厚截面复合材料固化压实过程的三维有限元模型并进行了模型有效性验证,计算了400层AS4/3501-6层合板在固化过程中的温度场、固化度、粘性、树脂体积含量和厚度压缩率情况.模型计算结果表明：在固化过程中,层合板的中间层会出现高于保温平台约49K的温度峰值;层合板沿厚度方向的温度和固化度的非同步现象明显;层合板的中部存在明显的局部温度过热和快速固化区域,该区域内的树脂粘性变化剧烈、树脂流动时间缩短,阻碍了该区域及层合板下部的多余树脂流入吸胶膜,并最终导致了固化结束后树脂的不均匀分布,靠近吸胶膜的上表面树脂体积含量约为41%,靠近模具的下表面约为46.5%;层合板的最终固化压实率在15.7%左右.     

环氧树脂电子束固化微观结构及其影响因素

采用扫描电镜对不同固化时间下电子束固化环氧树脂的微观结构进行观察和分析,探讨其形成过程,并研究了树脂分子结构、相对分子质量、树脂体系组分及辐射条件对微观结构的影响. 实验结果表明,环氧树脂经电子束固化后形成片层结构,树脂分子结构和分子量对其固化微结构的影响不大;不同结构、分子量的环氧树脂电子束固化过程中均会经历预聚体结构—圆片网络—圆片形成—圆片增长的生长过程,故其微观结构都呈现圆片状形貌;随着辐射剂量的增加,圆片逐渐增大;存在最佳引发剂用量,使圆片尺寸达到最小.      

基于乙炔基封端酰亚胺和氰酸酯树脂的互穿网络聚合物

以2，3，3'，4'-联苯四甲酸二酐和2，2'-双三氟甲基-4，4'-联苯二胺为单体、4-乙炔基邻苯二甲酸酐为封端剂合成了不同聚合度的聚酰亚胺低聚物（BETI），将其溶于双氛A型氰酸酯单体制备了改性氰酸酯树脂，对改性氰酸酯树脂的固化行为进行了详细探究，并对其固化物的热学性能、力学性能和介电性能等进行了表征与分析。结果表明:BETI对氰酸酯树脂的聚合有明显的催化作用，可以降低固化温度，缩短凝胶时间。基于BETI和氰酸酯树脂的互穿网络聚合物（IPN）的热性能和力学性能与纯氰酸酯树脂相比都有一定的提高。当加入质量分数30%、聚合度为19的BETI树脂时，固化物的玻璃化转变温度从297 ℃提高到309 ℃，热失重5%时温度从425 ℃提高到了431 ℃；拉伸强度从76 MPa提高到了94 MPa，冲击强度从24 kJ/m2℃提高到了31 kJ/m2。加入BETI后，聚合物的介电常数稍稍高于纯氰酸酯树脂。由于具有良好工艺性和材料性能，BETI改性氰酸酯树脂可作为基体树脂应用于航空航天等领域。      

LPA对UPR收缩率和力学性能的影响

针对不饱和聚酯树脂(UPR,Unsaturated Polyester Resin)收缩率高和脆性大的缺点,研究了加入两种低轮廓添加剂(LPA,Low Profile Additives)--聚醋酸乙烯酯类的LPA-4016和聚苯乙烯类的LPA-7310--对UPR浇注体的体积收缩率和力学性能的影响,分析了两种体系的相结构转变及不同的低收缩控制机理,LPA-4016主要是通过在LPA颗粒相周围形成许多均匀分散的空隙来抵消树脂的固化收缩;而LPA-7310则主要是通过自身充分膨胀来抵消树脂的固化收缩.结果表明,LPA-4016对UPR的收缩控制存在一个较合适的加入量范围,且与LPA-7310相比,其可改善UPR的脆性,提高冲击强度,但两者都会降低UPR的拉伸强度.     

双酚B型氰酸酯的制备与性能

研究了碱性催化法合成非晶态双酚B型氰酸酯的制备工艺,利用红外光谱(FTIR)、核磁共振(NMR)、热分析(DSC)、流变仪等方法分析了双酚B型氰酸酯的结构性能和工艺特性,研究和测试了树脂固化物介电性能、耐热性能和力学性能.研究结果表明,制备的双酚B型氰酸酯纯度高,200 ℃时的凝胶时间在100 min以上;该型氰酸酯具有较低的粘度(η_25℃=470 mPa·s,η_40℃=210 mPa·s),适于室温树脂传递模塑(RTM,Resin Transfer Molding)成型工艺;250 ℃固化后的介电常数为2.75,介质损耗角正切0.007(10 GHz),玻璃化转变温度299 ℃,弯曲强度174 MPa,模量3.2 GPa,综合性能优异.     

电子束固化技术及在复合材料制造领域的应用

对辐射固化与光固化进行了比较,阐述了电子束辐射固化的基本过程,并对电子束固化复合材料的技术特点进行了概述.此外,还详细总结了电子束固化复合材料技术的发展状况,包括可电子束固化的树脂体系,辐敏剂以及活性稀释剂的选择和应用,固化机理的研究等.最后,还对复合材料的低能电子束固化技术以及新型树脂体系的探索进行了总结.     

电子束固化环氧树脂的引发和增长反应速率

对二苯基碘 鎓 六氟磷酸盐引发的环氧树脂电子束(EB)辐射固化反应动力学进行了研究,应用环氧树脂乙腈溶液推导出引发剂辐射分解速率常数和引发、增长反应速率.动力学研究结果表明,二苯基碘 鎓六氟磷酸盐引发剂经电子束辐射分解产生质子酸的过程是二级反应,在辐射反应过程中,环氧树脂体系的引发速率和增长速率分别迅速达到最大值后逐渐减小.      

固化方式对粘结固体润滑涂层摩擦学性能的影响

为了探究不同固化方式下复合粘结固体润滑涂层的摩擦学特性.以环氧树脂为粘结剂,二硫化钼、石墨、氧化铝、氟化铈为固体填料,制备复合粘结固体润滑涂层.分别对复合粘结固体润滑涂层在微波固化和热固化下进行固化,使用白光干涉仪分析涂层表面磨损后的表面磨痕.使用扫描电子显微镜(SEM)对涂层磨损与未磨损区域表面进行观察,使用能量色散X射线光谱仪(EDS)对磨痕区域的元素进行分析.当微波固化与热固化时间均为10分钟时,微波固化的摩擦系数为0.17,低于热固化的0.24;当热固化时间提升到30分钟时,与微波固化10分钟的摩擦系数基本接近.观察热固化涂层表面,发现填料团聚,对磨后表面比较粗糙且呈片状剥落;微波固化涂层表面呈片状分布,磨损后表面比较光滑.SEM形貌分析表明热固化涂层磨损形式主要为磨粒磨损;微波固化涂层磨粒磨损较轻微,在对磨过程中能形成转移膜.EDS元素分析表明固化方式对涂层的分散性没有影响.     

环氧共混树脂的光固化及其表面化学反应

研究了双酚A型环氧树脂与有机硅环氧树脂紫外光辐照共混改性的工艺条件,并采用扫描电镜和X射线光电子能谱等分析手段对树脂改性效果和表面的物理和化学变化进行了研究.结果表明,采用二苯基碘鎓六氟磷酸盐为光引发剂,当质量分数为5％时,随着E-44含量的增加,共混树脂体系的光固化速度加快.当两者质量比为1∶ 2时,经15min的紫外光辐照后,共混树脂体系的凝胶率可达93％.X射线光电子能谱分析结果表明,在光固化的同时,试样的表面被紫外光辐照时产生的臭氧和原子氧部分氧化,转化为一层含C的氧化硅(SiO _{x )膜.}      

纳米改性环氧树脂固化反应及表面与摩擦性能

利用纳米粉末橡胶结合无机纳米氧化铝以改善环氧树脂的表面强度性能和摩擦性能.采用差示扫描量热法(DSC,Differential Scanning Calorimeter)研究了纳米改性环氧树脂的固化反应动力学; 采用动态超微硬度表征了纳米复合材料的表面强度; 评价了纳米改性环氧树脂复合材料的摩擦系数.结果表明, 纳米复合材料与环氧树脂具有相同的固化反应机理, 单一纳米粒子的加入降低了固化反应的表观活化能, 两种纳米粒子的复配使用增加了固化反应的表观活化能.纳米粒子使固化反应程度下降, 导致固化反应热显著下降.复配使用纳米氧化铝和纳米粉末橡胶能够改善环氧树脂复合材料的摩擦系数、表面硬度和弹性模量, 实现了对表面强度性能和摩擦性能的优化.     

有机硅烷提高航天器树脂材料抗原子氧剥蚀

为了提高航天器树脂材料的抗原子氧剥蚀的性能,把缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷加入到环氧树脂中,并对所制成的环氧树脂试样进行原子氧效应地面模拟试验,对试验前后试样的质量损失、表面形貌、表面成分和结构的变化进行了对比和分析.结果表明,添加有机硅烷可以有效地提高环氧树脂的抗原子氧剥蚀性能,试样表面在原子氧的作用下生成了一种三维网状结构,该结构有效地阻止了原子氧对底层材料的进一步剥蚀,使试样的质量损失和剥蚀率明显下降.50h实验之后,添加了质量分数为25.0%的有机硅烷,该材料的剥蚀率约为纯环氧树脂的25%.      

环氧树脂辐射固化反应速率及速率常数的研究

研究了环氧树脂溶液的电子束辐射固化反应速率常数以及树脂特性对反应速率的影响.研究结果显示,辐射反应增长速率常数k_p和终止速率常数k_t在反应进行的不同阶段表现出不同的控制机制.环氧树脂的分子量及其分布,分子化学结构对辐射反应速率都有很大影响,反应速率大的树脂体系最终达到的反应程度也高.