4,4’-二氨基二苯甲烷固化环氧树脂/粘土纳米复合材料的研究

首次采用离子交换法直接用十六烷基三甲基溴化铵处理钙基蒙脱土,制备出具有理想层间距的有机土,X射线衍射(XRD)分析的结果表明有机蒙脱土的层间距由1.49nm扩大到2.21nm.然后制备了环氧树脂/DDM/MMT纳米复合材料,并用XRD研究了有机蒙脱土在环氧树脂中的插层、剥离行为.研究表明,蒙脱土含量及环氧树脂与有机土的混合温度和时间均对固化后复合材料的剥离产生影响,只有在特定条件下才能得到剥离型纳米复合材料.

EP／改性DDM体系的固化反应动力学及性能研究

采用非等温DSC(差示扫描量热)法对EP(环氧树脂)/改性DDM(4,4′-二氨基二苯基甲烷)体系的固化反应过程进行了跟踪。采用Kissinger、Ozawa、Crane和T-β(温度-升温速率)外推法等得到该固化体系的动力学参数和固化工艺条件,并对其力学性能和热变形温度进行了测定。结果表明:EP/改性DDM体系的表观活化能为49.43 kJ/mol,反应级数为0.869,固化条件为"85℃/2 h→125℃/2 h",热变形温度为130℃;与EP/DDM体系相比,该固化体系的表观活化能降低了7.0%,热变形温度下降了16.1%,拉伸强度和压缩强度提高了20%以上,而弯曲强度和弯曲模量基本上保持不变。

EP/DDM固化工艺及增韧改性研究

采用差示扫描量热法(DSC),根据Kissinger方程和Flynn-Wall-Ozawa方法,研究固化体系的固化动力学,运用非等温升温速率的方法确定EP/DDM固化体系的最佳固化工艺,选用011N和010N型奇士增韧剂对固化物力学和介电性能进行对比.结果表明:固化反应活化能Ea为52.76k J/mol;运用T-β外推法,确定EP/DDM固化体系的最佳固化工艺为80℃/2 h+125℃/1 h+160℃/1 h,此时固化物的拉伸强度和冲击强度达到最佳分别为65.52 MPa和24.29 k J/m2,分别提高了8.84%和32.52%;介电常数和介电损耗分别为3.11和0.003 2,固化物的绝缘性能较好,确定011N和010N型增韧剂最佳配比分别为16%和14%,此时固化物的冲击强度分别为29.85 k J/m2和26.87 k J/m2,分别提高22.89%、10.62%,实现了增韧改性的效果.

环氧树脂/粘土纳米复合材料固化反应动力学及其性能的研究

用十六烷基三甲基溴化铵直接处理钙基蒙脱土(MMT),采用非等温DSC法研究了E-51/MMT/DDM体系的固化反应动力学,并用Kissinger方法求得其表观活化能(ΔE)为49.66kJ/mol,根据Crane理论计算得到反应级数为0.88,确定了使用DDM作为固化剂的固化反应条件,并且测定了复合材料的力学性能,最后又采用非等温DSC法研究了环氧树脂/粘土纳米复合材料的热性能,研究结果表明纳米复合材料具有较高的玻璃化转变温度.

含联苯结构环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料的制备及其固化反应动力学

采用含联苯结构环氧树脂3,3',5,5'-四甲基联苯二酚二缩水甘油醚(TMBP)与层间距为2.33 nm的有机蒙脱土(O-MMT)进行插层复合,并选用芳香型固化剂4,4'-二氨基二苯甲烷(DDM),制备了TMBP/DDM/MMT纳米复合材料.采用非等温差示扫描量热法(DSC)研究该体系的固化反应动力学,求得其表观活化能ΔE=51.25 kJ/mol,反应级数为0.88.采用X射线衍射(XRD)研究蒙脱土的质量分数对其在环氧树脂中的插层及剥离行为的影响.结果表明:只有在蒙脱土的质量分数较低时才能得到剥离型纳米复合材料;性能测试数据表明,该复合材料具有较高的拉伸强度、弯曲模量、冲击强度和较高的玻璃化转变温度.

含联苯结构环氧树脂/有机凹凸棒土纳米复合材料的制备研究

采用含联苯结构环氧树脂3,3’，5，5＇-四甲基联苯二酚二缩水甘油醚（TMBP）与层间距为1．0657tim的有机凹凸棒土（O—ATP）进行插层复合，并选用芳香型固化剂4，4＇-二氨基二苯甲烷（DDM），制备了TMBP／O—ATP／DDM~米复合材料。采用综合热分析仪研究体系的热学性能显示：未ado—ATP与加入比较，TG#I]DTA曲线中100℃及350℃时表现的热力学性能存在显著差异。采用激光光散射仪研究O-ATP的质量分数（1茗、3％、5名、7％、9名）对其在环氧树脂中的插层及剥离行为的影响。结果表明：在O-ATP的质量分数（5名）较低时才能得到剥离型纳米复合材料。DX-202型倒置生物显微镜观察显示：添aDO—ATP后，复合材料的断面出现的拉丝状较少，断裂面不存在延性断裂，团聚现象不显著，表观形貌均一。采用含联苯结构环氧树脂3，3’，5．5＇-四甲基联苯二酚二缩水甘油醚（TMBP）与层间距为1．0657nm的有机凹凸棒土（O—ATP）进行插层复合，并选用芳香型固化剂4,4＇-二氨基二苯甲烷（DDM），制备了TMBP／O—ATP／DDM纳米复合材料。采用综合热分析仪研究体系的热学性能显示：未}J1]O-ATP与加入比较，TG和DTA曲线中100℃及350℃时表现的热力学性能存在显著差异。采用激光光散射仪研究O—ATP的质量分数（1茗、3鬈、5％、7茗、9茗）对其在环氧树脂中的插层及剥离行为的影响。结果表明：在O-ATP的质量分数（5％）较低时才能得到剥离型纳米复合材料。DX-202型倒置生物显微镜观察显示：添加O—ATP后，复合材料的断面出现的拉丝状较少，断裂面不存在延性断裂，团聚现象不显著，表观形貌均一。

功能化纳米SiO2-聚醚砜/BMI-酚醛环氧树脂复合材料的固化动力学与性能

以4,4’-二氨基二苯甲烷(DDM)为固化剂、双马来酰亚胺(BMI)和酚醛环氧树脂(F51)为基体、聚醚砜(PES)为增韧剂、硅烷偶联剂KH560功能化纳米SiO2(KH-SiO2)为改性剂,采用原位聚合法制备了KH-SiO2-PES/BMI-F51复合材料,并通过非等温DSC确定了复合材料的固化工艺及固化反应动力学。根据Kissinger方程和Ozawa方程求得体系的表观活化能分别为96.03kJ/mol和99.18kJ/mol。FTIR测试结果表明:KH-SiO2改性效果良好,不饱和双键和环氧基特征峰消失,BMI中C=C双键和F51中环氧基在DDM作用下参与了体系的固化反应。SEM结果表明:PES树脂和KH-SiO2含量适当时,PES树脂和KH-SiO2在树脂基体中分散均匀,断裂纹不规则杂乱发展,KH-SiO2-PES/BMI-F51复合材料呈韧性断裂。力学性能测试和热失重测试表明:当PES含量为4wt%,KH-SiO2含量为1.5wt%时,KH-SiO2-PES/BMI-F51复合材料的弯曲强度、弯曲模量和冲击强度分别为156.23MPa、4.18GPa和20.89kJ/m2,较BMI-F51基体分别提高了49.7%、29.4%和82.8%;KH-SiO2-PES/BMI-F51复合材料的热分解温度为393.1℃,残重率为50%时,分解温度高达523.1℃,耐热性十分优异。KH-SiO2-PES/BMI-F51复合材料的力学性能和耐热性有了较大提高,为拓展F51及BMI的应用范围提供了一定的理论数据。