环氧树脂/胺基酰亚胺潜伏性固化体系非等温固化动力学研究

分别采用Kissinger模型和Flnn–Wall–Ozawa(FWO)模型研究了E–51型环氧树脂/胺基酰亚胺潜伏性固化体系的非等温固化动力学,得到了该体系在这2种模型下的固化反应活化能。分析了不同动力学模型对该体系固化反应动力学研究的影响。结果表明,由2种模型得到的固化动力学参数基本相近。E–51/胺基酰亚胺体系的固化反应具有变活化能特征,固化反应起始阶段的活化能较高,约为103-112 kJ/mol;当固化度为0.9时,活化能约为63-82 kJ/mol。

SCE-SiO_2/PES-MBAE复合材料非等温固化动力学及耐热性

为了研究超临界二氧化硅/聚醚砜/二烯丙基双酚A/双酚A双烯丙基醚/双马来酰亚胺(SCE-SiO_2/PES/BBA/BBE/MBMI)复合材料的固化动力学和耐热性(BBA/BBE/MBMI以MBAE表示)。利用SEM观察材料断面形貌;利用非等温DSC(差示扫描量热)法,研究复合材料的非等温固化动力学;利用热失重分析法(TGA)分析不同SiO_2含量对材料耐热性影响。结果表明:当SCE-SiO_2和PES含量适当时,在基体中分散均匀,且断面呈现韧性断裂;根据Kissinger方程和Ozawa方程计算出复合材料的表观活化能分别为92.78 k J/mol和96.65 k J/mol,再利用Crane方程和n级动力学模型计算出固化动力学方程为:dα/dt=4.77×10~8(1-α)0.91e(-11.39/T),确定了固化工艺。当SCE-SiO_2质量分数为2%,PES质量分数为5%时,复合材料的热稳定性最好,热分解温度为445.63℃,比掺杂前提高了5.8℃。

高压气体氛围中的聚氨酯非等温固化动力学

采用高压DSC对0.1~6 MPa压力范围二氧化碳(CO2)及氮气(N2)氛围中的聚氨酯非等温固化动力学进行了研究。利用Kissinger法及两种不同积分形式的等转化率法求取了聚氨酯固化过程的表观活化能Ea,在此基础上采用Málek法确定了固化反应的机理函数及动力学参数,得到固化反应动力学方程,并分析了高压CO2及N2的存在对固化过程的影响。研究结果表明,该聚氨酯体系的活化能随着反应转化率的增加呈现出典型的先减小后增加的S型反应特征,由于高压气体的静压作用及溶剂效应,体系的表观活化能随着气体压力的升高而逐渐降低,CO2的溶剂效应明显强于N2;利用Sestak-Berggren模型进行拟合,发现在不同压力的气体氛围中该模型与非等温测试得到的DSC曲线较为吻合,表明该体系在常压及高压气体存在下均符合自催化模型。

二甲基硅烷芴基环氧树脂的合成、表征及非等温固化动力学分析

以双酚芴、二甲基二氯硅烷、环氧氯丙烷为原料,合成了二甲基硅烷芴基环氧树脂（BMEBF）,并利用FT IR、^1H NMR确认了产物结构,盐酸-丙酮法测定其环氧值为0.22。热重分析表明,BMEBF的初始分解温度达347.66℃,较环氧树脂E-51高89℃;在600℃时的残余质量分数也高出21个百分点。对二氨基二苯甲烷（DDM）-BMEBF固化体系的非等温固化动力学研究发现,根据Kissinger法及Ozawa法得到的该固化反应活化能分别为53.616 kJ/mol和57.980 kJ/mol,反应级数都接近1;BMEBF-DDM体系的固化温度为140-150℃,后固化温度为180-190℃。

香草醇基环氧树脂的合成、固化动力学及性能

以可再生香草醇为原料,合成了一种生物基环氧树脂(DGEVA)。通过使用甲基六氢苯酐(MeHHPA)作为固化剂,制备了一种新型的生物基环氧树脂交联网络(DGEVA/MeHHPA)。对其非等温固化动力学、热性能、热机械性能、机械性能和微观形貌结构进行了系统的研究,并用商用的石油基双酚A型环氧树脂组成的石油基环氧树脂体系(DGEBA/MeHHPA)进行对比。结果表明:DGEVA/MeHHPA和DGEBA/MeHHPA具有相似的固化反应活性。DGEVA/MeHHPA具有可以与DGEBA/MeHHPA相媲美的综合性能:玻璃化转变温度为82.2℃;拉伸强度和拉伸模量分别是(66.7±6)MPa和(2.8±0.1)GPa;T_(d5%)、T_(d10%)和T_(dmax)分别是242.4℃、284.9℃和392.4℃。此外,DGEVA/MeHHPA在形变过程中发生了塑性变形而吸收了更多的断裂能。DGEVA刚性骨架和低分子量带来的潜在高交联密度赋予了DGEVA优异性能,具有在实际应用中替代石油基环氧树脂的应用潜力。

新型环氧树脂体系固化动力学及其碳纤维复合材料性能研究

以多官能环氧树脂TDE-85、E-51环氧树脂、活性稀释剂和固化剂为主要原材料,制备了一种中高温固化的环氧树脂。采用非等温差示扫描量热(DSC)法研究树脂固化行为,利用Kissinger和Crane方程求得该树脂的固化反应动力学参数,并使用T-β外推法得到该树脂的最佳固化温度,从而建立了该环氧树脂体系的固化动力学模型。在此基础上,以该树脂为基体,T800碳纤维为增强相,采用缠绕模压工艺制得复合材料单向板及NOL环。利用扫描电镜(SEM)观察复合材料的微观形貌,通过动态机械热分析仪发现T800碳纤维/EP复合材料的储能模量随温度的升高而降低,损耗因子峰值对应的玻璃化转变温度为137℃。复合材料单向板在室温下的拉伸强度为2784MPa,NOL环在350℃下的拉伸强度为1349MPa,其拉伸强度随温度的增加而减小。

桐马酸酐与环氧树脂的非等温固化反应动力学

采用Málek法对桐马酸酐与双酚A环氧树脂E-51体系(含有1%质量分数的DMP-30)的非等温固化反应动力学进行了研究。通过机理函数esták-Berggren方程很好地模拟了真实的固化反应过程。等转化率法求得反应活化能为69.78 kJ/mol。指前因子A的值为4.567×108 min-1,n和m的值分别为1.082和0.456。根据得到的固化动力学方程计算可知,在固化温度为137.05℃时达到98%固化度的固化时间为115 min。