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。     

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。     

橡胶增韧环氧树脂研究进展

利用端羧基液体丁腈橡胶(CTBN)改性环氧树脂有十分显著的增韧效果。20多年来,国内外就这一领域进行了广泛深入的研究。本文基于大量文献报道,就国内外对CTBN改性环氧树脂体系研究的主要领域,如体系中的化学反应,相分离行为、固化物结构形态和宏观性能及其影响因素,增韧机理等方面的研究进展和现状进行了介绍和分析。     

3234中温固化环氧树脂体系的固化反应动力学研究

采用差示扫描量热法(DSC)在等温和动态条件下对3234中温固化环氧树脂体系的固化反应动力学进行了研究,建立了固化反应动力学方程;并模拟实际固化温度历程,采用测定不同固化阶段样品残余反应热的方法对固化反应动力学方程进行了验证。结果表明,3234中温固化环氧树脂体系的固化反应动力学符合自催化反应动力学模型,动态实验得到的固化反应动力学方程与验证结果符合得较好。     

硅烷偶联剂改性Al2 O3p/TDE-85 的力学性能

利用硅烷偶联剂对Al2O3颗粒进行表面改性,制备了Al2O3颗粒增强的TDE-85树脂基复合材料,研究了表面改性对其力学性能的影响,采用差热分析仪测定复合材料的固化反应温度,并计算了固化反应活化能。利用扫描电子显微镜分析了拉伸断口形貌。研究发现,当Al2O3用量为2wt%时,固化反应速度较快,硅烷偶联剂用量为4wt%时,冲击强度为13.2 kJ/m2;拉伸强度为65.2 MPa;弹性模量为2.66 GPa;最大伸长率为3.35%,此时对Al2O3颗粒的表面改性综合效果最好。     

环氧TDE-90/双马来酰亚胺共混树脂基透波复合材料的研究

利用TDE-90环氧树脂与4501A双马来酰亚胺树脂共混体系，获得了适于缠绕成型和手糊成型的高性能树脂基体。通过对粘度曲线、凝胶特性曲线及DSC分析确定了成型工艺。共混树脂与TDE-85环氧树脂、4501A树脂的浇铸体及相应复合材料性能的比较，表明共混树脂具有较好的工艺性、较低的介电损耗；在155℃时，其强度、模量的保留率均高于TDE-85环氧树脂。共混复合材料适合于高温、高速机载雷达罩生产。     

酚醛/环氧过渡层固化特性及复合材料性能

为满足固体火箭发动机复合材料壳体的结构功能一体化要求,研究了两种树脂的过渡层配方、工艺及性能,重点研究了在酚醛树脂B30、环氧树脂TDE-85和固化剂甲基六氢苯酐（MHHPA）体系中,三者不同质量分数下的性能特点,采用了数显旋转黏度计和数显恒温水浴锅对树脂黏度测量,使用差示扫描量热仪（DSC）对不同质量分数的树脂进行热分析,求解多相体系反应机理的动力学参数,验证过渡层树脂固化工艺及性能,并与未使用过渡层的树脂配方进行性能对比。结果表明:过渡层体系中,最先反应的是B30和固化剂MHHPA,最后是B30的自固化;环氧树脂TDE-85的力学性能与酚醛树脂B30耐烧蚀性能满足结构层与功能层性能需求;与未使用过渡层的树脂相比,使用过渡层的树脂耐烧蚀性变化不大,但是弯曲强度提高了67.8%,拉伸强度提高了56.1%;与未使用过渡层的复合材料相比,使用过渡层的复合材料层间剪切强度提高了94.9%,但耐烧蚀性变化不大。综上所述,该过渡层可以满足固体火箭发动机复合材料壳体的结构功能一体化要求。      

4211环氧树脂体系性能研究

对4211环氧树脂体系的化学性能和物理性能进行系统的研究,通过差示扫描量热仪(DSC)测试固化反应特性,利用流变仪分析成型工艺特性,通过动态热机械分析(DMA)研究树脂体系在不同固化工艺下的耐热性能,并通过力学试验机测试固化后树脂体系的力学性能.结果表明:4211环氧树脂体系具有较好的工艺性,固化物具有较高的耐热性能,表现为刚脆特性,断裂伸长率为1.1％;与M40高模量碳纤维的匹配性较好.     

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。     

高效湿法缠绕用环氧树脂配方及其复合材料性能

针对高质固体火箭发动机壳体高效的生产要求对不同官能度环氧树脂复配体系的工艺性进行研究,重点开展了多官能团环氧树脂复配体系配方设计及力学性能研究,分别采用DSC(差示扫描分析)、黏度测试进行固化特征温度、固化反应动力学及工艺适用期研究,并最终制备单向层合板及NOL(the Naval Ordnance Laboratory)环进行复合材料性能的测试分析。研究结果表明:三官能度复配的环氧树脂能满足高效湿法缠绕要求。当三官能度的TDE-85质量分数为25%时,综合性能达到最优,适用期仅为120 min,拉伸强度为973 MPa,弯曲强度为115 MPa,玻璃化转变温度高达466 K,较最低值分别提高363%、159%、258%。该树脂体系与纤维匹配性好,复合材料性能优良,NOL环拉伸强度与层间剪切强度分别为256 GPa、744 MPa,纤维强度利用率达766%,适用于固体火箭发动机湿法缠绕成形。     

高模量树脂基体的研究

介绍了TDE-85/A-50高模量树脂体系,最佳配比为摩尔比1:0.875,其最佳固化工艺为60℃/3h 80℃/2h 150℃/3h 180℃/3h,浇铸体的各项性能均远远高于双酚A型环氧树脂,拉伸模量高达5.1GPa,并对模量提高的机理作了初步的探讨。     

苯并噁嗪/ BMI/ 环氧树脂的固化动力学

制备了苯并噁嗪树脂/BMI/环氧树脂三元体系,采用动态DSC分析了三元体系的固化反应过程。并用Kissinger和Ozawa方法分别求得三元体系的反应活化能为89.5 kJ/mol。由Crane理论计算得到该体系的固化反应级数n=0.93级反应;根据计算的动力学参数,建立了三元体系的固化动力学模型。利用所建立的固化动力学模型分别预测了等温和动态条件下,三元体系的固化反应特性。得到了三元体系的固化工艺为180℃/1 h+200℃/2 h+230℃/2 h,后处理工艺为250℃/2 h。     

丁腈橡胶增韧环氧树脂基烧蚀防热材料性能

以丁腈橡胶(CTBN)为增韧剂对环氧树脂(F51)进行增韧改性,通过FTIR、TG以及力学性能测试研究了丁腈橡胶对环氧树脂固化反应、热稳定性能和力学性能的影响,并分析了其增韧机理;分别采用燃气流剪切烧蚀试验和电弧风动烧蚀实验考核了低密度烧蚀材料的烧蚀性能。结果表明:经CTBN改性后,两者的分子链产生了一定程度的交联;树脂基体的拉伸、弯曲性能有所下降,但韧性得到了增强;热稳定性大大提高,增韧后的F51树脂在800℃时的残重率由增韧前的23%提高到了54%;低密度烧蚀材料的抗剪切、抗剥蚀能力得到了增强,且碳层的尺寸稳定性也得到了改善,烧蚀性能提高。     

碳纤维增强耐热环氧树脂复合材料工艺性能研究

研究了一种低黏度耐高温环氧树脂体系的黏温特性及固化反应动力学,考察了该树脂体系的浇注体及其碳纤维复合材料的力学性能,通过热机械分析(DMTA)研究了树脂浇注体及其复合材料的动态热机械性能.结果表明,该树脂体系在室温下黏度为0.3 Pa·s,50℃下适用期在10 h以上,130℃下可以快速固化反应,适合于RTM等快速成型工艺,Tg达到220℃以上,其碳纤维复合材料具有优良的耐高温性能.     

氧化-还原固化体系对丙烯酸酯胶粘剂固化反应影响的研究

利用差示扫描量热法(DSC),对未加氧化-还原固化体系的丙烯酸酯胶粘剂HCB1和加入氧化-还原固化体系的丙烯酸酯胶粘剂HCB2进行热分析,确定两种不同胶粘剂的固化温度范围,并利用Kissinger,Ozawa和Crane方法计算出HCB1胶粘剂和HCB2胶粘剂的固化反应表观活化能和反应级数,研究和探讨氧化-还原固化体系在丙烯酸酯胶粘剂固化反应中所起到的作用.试验结果表明采用氧化-还原反应的固化体系,可以降低丙烯酸酯胶粘剂固化反应的固化温度和固化反应的表观活化能.     

氰酸酯／环氧树脂共混体系固化反应

运用DSC对F44酚醛环氧树脂、E51环氧树脂以及有机锡(DBTDL)与氰酸酯共混体系固化行为进行了研究,对固化动力学、固化反应机理及固化反应制度进行了分析.结果表明,利用Kissinger和Flynn-Wall-Ozawa方程计算所得的活化能相近,且三种相近树脂共混体系具有较低的活化能,即具有较高的反应活性.采用T-β外推法近似求得三种氰酸酯共混体系的固化制度.     

Z-pin高效拉挤用双马来酰亚胺树脂改性

为了满足双马来酰亚胺树脂（BMI）应用于Z-pin高效拉挤的需求,要求其具有低黏度（500 $\mathrm{m}\mathrm{P}\mathrm{a}?\mathrm{s}$）、耐热（玻璃化转变温度大于200 ℃）、固化快以及韧性好等性能。使用TDE-85环氧树脂（EP）降低BMI黏度,并进一步加入改性剂提高树脂的耐热性和力学性能。分别采用黏度测试、差示扫描量热分析、热重分析、力学性能测试等方法研究树脂固化工艺、固化反应动力学、耐热性以及基本力学性能,筛选最佳树脂体系制备Z-pin并进行性能测试与分析。研究结果表明:TDE-85环氧树脂的加入可以有效降低树脂体系的黏度,满足高效拉挤工艺性需求。加入改性剂二苯甲烷二异氰酸酯（MDI）提高了EP-BMI体系的韧性和耐热性,玻璃化转变温度为251 ℃,综合性能达到最优。浇铸体拉伸强度、冲击强度分别为66 MPa、21 kJ/m2,分别提高了38%、53%。Z-pin短梁剪强度为67 MPa,与基体结合强度为31.2 MPa。改性树脂体系充分满足Z-pin高效拉挤的工艺需求和性能要求,具有良好的工程应用价值。      

酚酞型聚醚砜与聚双马来酰亚胺半互穿聚合物网络的化学反应研究

借助于示差扫描量热仪(DSC)和红外光谱(IR)技术研究了由酚酞型聚醚砜和双马来酰亚胺的共混体系(PES-C/BMI)形成的半互穿聚合物网络(SIPN)时的化学反应,估算了聚合反应的热力学参数,并将其与双马来酰亚胺本身的固化反应作了比较。结果表明:BMI本身和PES-C/BMI的固化反应均遵循准一级反应动力学,PES-C与BMI之间不发生化学反应,它对BMI的聚合反应影响不大,并由此确立了PES-C/BMI共混体系形成SIPN的固化条件。     

一种三臂聚醚胺固化环氧树脂的反应动力学

为了探究新型韧性固化剂的工艺使用方法，采用非等温差示扫描量热（DSC）法研究了三臂聚醚胺（TAPE）固化剂与4,4’—二氨基二苯甲烷环氧树脂（AG-80）和4—（二缩水甘油基氨基）苯基缩水甘油醚（AFG-90）的固化反应动力学，以Málek法和等转化率法对体系的动力学模型和固化反应机理进行了判定，并对两种体系的力学性能进行了探究。结果表明：两种环氧体系的固化起始放热温度50℃左右，具有良好的反应活性；体系的固化反应过程符合Sestak-Berggren动态[SB(m,n)]模型；两种体系的断裂伸长率大于3.74%，具有良好的反应活性和韧性。     

PBT/N100黏合剂体系固化流变性能北大核心CSCD

为深入研究黏合剂3,3-双(叠氮甲基)氧丁环-四氢呋喃共聚醚(PBT)与固化剂多异氰酸酯N100的固化反应过程,使用流变仪研究了PBT/N100黏合剂体系固化过程中的模量变化和凝胶化之前的黏度变化。结果表明:PBT/N100黏合剂体系的等温固化过程遵循自催化动力学模型。根据模量随时间的变化,PBT/N100黏合剂体系的固化过程可分为反应控制阶段、凝胶化阶段和扩散控制阶段。其中,反应控制阶段的黏度变化符合双Arrhenius模型,计算得到该阶段的粘流活化能和反应活化能分别为36.271 kJ/mol和54.882 kJ/mol。通过Eyring模型,计算出PBT/N100黏合剂体系固化过程的热力学参数∆H和∆S,分别为52.07 kJ/mol和-125.55 J/(mol·K),由此基本确定,PBT/N100黏合剂体系比较理想的等温固化温度为60℃,固化时间约为160 h。