连续法制备短切石英纤维/酚醛树脂预混料的固化反应动力学及其模压制品性能

采用连续浸胶法,使用自制的压辊式浸胶槽制备了短切石英纤维/酚醛树脂预混料,通过红外光谱法(FT-IR)、热重分析法(TG)和差示扫描量热法(DSC)对预混料进行了表征,并研究了其固化反应动力学。结果表明,溶剂乙醇影响石英纤维的浸胶过程,连续法制备的石英纤维/酚醛树脂预混料能够降低乙醇的影响;预混料的固化工艺参数为:凝胶温度108.40℃,固化温度183.04℃,后处理温度264.47℃;固化反应级数为0.95,固化反应动力学模型为:dα/dt=Aexp(-ΔE/RT)(1-α)n=4.3×10^(12)exp(-140.74/RT)(1-α)0.95。使用模压法对所制备的预混料进行压制,得到石英纤维/酚醛树脂复合材料的模压制品,该模压制品在800℃下的质量残留率为82.3%,拉伸强度为58 MPa,断裂伸长率为0.353%,剪切强度为105 MPa,线烧蚀率为0.088 mm/s,烧蚀表面形貌未见异常,结果表明采用连续法制备的石英纤维/酚醛树脂预混料的模压制品具有较好的耐热性、烧蚀性和力学性能。

烯丙基醚化酚醛亚胺树脂的固化动力学研究

采用差示扫描量热仪测定了不同升温速率下烯丙基醚化酚醛亚胺树脂(APMI-F树脂)的DSC曲线,用非等温热力学的研究方法研究了APMI-F树脂的固化反应动力学。用T-β外推法确定了APMI-F树脂的固化反应的起始温度Ti、峰值温度Tp和终止温度Tf,并将其作为探究APMI-F树脂固化工艺的依据。通过Kissinger法和Starink法求得APMI-F树脂的表观活化能,由Starink法得到不同固化度下的表观活化能,并将其与试验数据对比,以验证固化动力学模型的准确性。研究结果表明:(1)利用外推法确定了APMI-F树脂固化反应的Ti、Tp和Tf分别为161.09、226.81、263.42℃;(2)Starink法求得的平均活化能要高于Kissinger法所得数据;(3)在固化反应过程中,随着固化程度的升高,APMI-F树脂的表观活化能呈现先降低后升高的趋势,固化初期活化能因黏度的降低而降低,随着交联度的提高,链段运动受到限制导致活化能渐渐升高;(4)采用Málek法成功地建立了APMI-F树脂的固化动力学模型,通过与试验数据对比,发现该模型能够很好地描述APMI-F树脂的固化过程。

DSC法与流变学法在测定HTPB基PBX代料固化动力学参数中的应用对比

为优化高聚物黏结炸药(Polymer Bonded Explosive,PBX)制备工艺并深入理解其性能,探寻适用于研究PBX炸药固化动力学的最佳方法,分别采用非等温差示扫描量热(Differential Scanning Calorimetry,DSC)法、流变学等温法及流变学非等温法对HTPB/TDI/Na_(2)SO_(4)/Al体系的固化反应动力学进行深入研究,得到在这3种测试条件下的固化反应动力学方程。同时,针对目前广泛使用的流变学非等温法进行合理优化。实验结果表明:HTPB与TDI间的固化反应遵循自催化模型;使用Kissinger法和Ozawa法获得的固化反应活化能相近,二者相差不超过3%;PBX代料体系的恒温固化表现为起始温度423.29 K,峰值温度440.23 K,终止温度444.49 K;流变学研究固化动力学过程中,需考虑温度对储能模量的影响,不能仅用测量值表征固化度,需要对数据进行修正;DSC法与流变学法各有优劣,若仅需获得固化动力学参数,DSC法是一个更好的选择,但欲了解固化过程中药浆内部结构变化,必须借助流变学法。

FTIR法研究环氧树脂固化反应动力学

用傅里叶红外光谱 (FTIR)法研究了双酚S环氧树脂和四溴双酚A环氧树脂分别与二胺基二苯砜在恒温条件下的固化反应动力学 ,得出了各反应的表观活化能。

环氧树脂/液晶固化剂固化反应动力学研究

通过差热分析 (DSC)研究了非等温过程环氧树脂 /液晶固化剂体系的固化反应动力学 ,研究了不同配比对固化反应的影响 ,固化反应转化率与固化温度的关系 ,计算了固化反应的活化能 ,确定了环氧树脂 /液晶固化剂的固化工艺条件 ,用偏光显微镜观察了环氧树脂 /液晶固化剂 / 4 ,4′ -二氨基二苯砜 (DDS)体系在不同温度下固化时的形态。结果表明 :液晶固化剂的加入量越大 ,固化反应速度越快 ;环氧树脂 /液晶固化剂体系固化反应的活化能为 71 5kJ/mol;偏光显微镜观察表明 :随着固化起始温度的增加 ,固化体系的形态由原来的具有各向异性的丝状结构变化为各向同性 ,液晶丝状条纹消失。

环氧电工塑料的固化反应动力学研究

以双马来酰亚胺(BMI)/二氨基二苯砜(DDS)为组合固化剂,采用非等温示差扫描量热法(DSC)研究了邻甲酚醛环氧树脂(ECN)/DDS/BMI三元体系的固化反应动力学,用Kissinger法和Crane公式进行DSC数据处理,获得了固化反应动力学参数,并建立了固化动力学模型,同时结合红外光谱分析探讨了该体系的反应机理。结果表明,ECN/DDS/BMI体系固化反应级数n=0.93;表观活化能Ea=58.2 kJ/mol,与ECN/DDS体系相差很小,BMI的加入对体系的固化工艺影响不大,ECN/DDS/BMI体系的固化动力学模型与ECN/DDS体系相似。

短切玻纤增强PEKK与BDM/DABPA共混体系固化反应动力学及断裂韧性

利用二烯丙基双酚A(DABPA)对二苯甲烷型双马来酰亚胺(BDM)树脂进行扩链,采用短切玻纤增强聚醚酮酮(PEKK-GF)对BDM/DABPA树脂进行改性。利用差示扫描量热法(DSC)研究了PEKK-GF改性BDM/DABPA树脂固化动力学,确定了改性树脂的固化工艺,并计算出了改性树脂的部分动力学参数。改性树脂的力学性能通过万能拉力机进行测试,结果表明当BDM/DABPA体系中加入10%(质量分数)的PEKK-GF时,改性树脂固化物的冲击强度比原来体系提高了69%,临界应力强度因子(KIC)和临界应变能释放率(GIC)值分别为1.22 MPa·m0.5和295J/m^2,分别提高了21%和59%;拉伸强度从85.21 MPa增加到96.39 MPa,拉伸模量从4.198GPa增加到4.531GPa;弯曲强度从133.0 MPa增加到140.4 MPa,弯曲模量从4.080GPa增加到4.251GPa。采用动态热机械分析法(DMA)对改性树脂体系耐热性进行研究,结果表明,当BDM/DABPA树脂中加入10%(质量分数)的PEKK-GF时,改性树脂固化物的玻璃化温度提高了16.5℃,达到263.5℃。该改性树脂综合性能优异,在耐高温预浸料基体树脂及胶黏剂等领域具有很好的应用前景。

笼型倍半硅氧烷(POSS)/环氧杂化树脂体系固化反应动力学及性能研究

为了提高环氧树脂的耐热性,采用笼型倍半硅氧烷(POSS)改性双酚A型环氧树脂E51,得到有机无机杂化树脂。采用Ozawa和Kissinger两种方法研究了杂化树脂/4,4′-二氨基苯砜(DDS)体系的固化反应动力学。TGA分析表明,POSS的加入提高了E51/DDS固化树脂体系的热性能。

芳基乙炔聚合物固化反应动力学和结构表征

应用 DSC和 FTIR分析技术 ,研究了芳基乙炔聚合物的固化反应动力学和固化反应过程中的结构变化。结果表明 :芳基乙炔聚合物固化过程中主要形成顺式共轭多烯结构。芳基乙炔聚合物的固化反应活化能为 1 0 8.6～ 1 1 9.7k J/mol,单体结构对聚合物的固化反应速率有明显影响 ,聚 1 ,4-二乙炔基苯 ( p- DEB)的固化反应速率比聚 1 ,3-二乙炔基苯 ( m- DEB)

酚醛型环氧树脂改性氰酸酯共聚物固化反应动力学研究

采用差示扫描量热法(DSC)对酚醛型环氧树脂改性双酚A型氰酸酯树脂的固化反应动力学进行了研究,用Kissin-ger方程计算出树脂的表观活化能,其计算值为60.81kJ/mol,用Crane定理求得反应级数为0.8846。用外推法求得树脂体系的起始固化温度为120.00℃,峰顶固化温度为176.67℃,终止固化温度为226.67℃。由树脂的DSC和流变分析得到了合理的固化工艺,玻璃纤维织物/改性氰酸酯复合材料具有良好的力学性能。

BPFER/DSX体系固化反应动力学与热性能

采用DSC研究了有机硅固化剂1,3-二氨丙基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷(DSX)与双酚F环氧树脂(BPFER)的固化动力学。BPFER/DSX体系的非等温固化反应曲线和dα/dt-t曲线表明,该反应符合自催化反应模型的基本特征。T-β曲线预测的固化工艺的凝胶温度、固化温度和后固化温度分别为36、87、138℃。采用E变量法分析得该体系的固化反应表观活化能为46.70～50.54 kJ/mol,与Starink、Kissinger、Ozawa、Boswell等方程的验证结果基本一致。采用E常量法求得该体系不同升温速率下的固化反应动力学方程,动力学方程预测值与实验值十分吻合。TG和DTG曲线表明,BPFER/DSX固化物的耐热性优于BPFER/DDM固化物。

含二氮杂萘酮环氧树脂体系的固化反应动力学研究

以 4- (4-羟基苯基 ) - 2 ,3 -二氮杂萘 - 1-酮 (DHPZ)为固化剂 ,用示差扫描量热法 (DSC)对环氧E44 /DHPZ体系的固化反应过程作了系统的研究 ,计算出固化反应的表观活化能为 10 4 0 4kJ/mol,固化反应近似为一级反应。通过固化剂份数对化学反应程度影响的研究 ,得知当DHPZ份数为 4 5～ 5

含烯丙基苯氧基环三磷腈改性不饱和聚酯树脂研究(Ⅰ):固化反应动力学及机理

分别以1,3,5-三(2-烯丙基苯氧基)-2,4,6-三苯氧基环三磷腈(TAPPCP)和六(2-烯丙基苯氧基)环三磷腈(HAPPCP)作为耐烧蚀填料,经复配、固化制备出改性UPR包覆层;通过红外光谱、X射线能谱和差示扫描量热法(DSC)分别研究了TAPPCP、HAPPCP与UPR的分散性、固化反应动力学和固化反应机理;通过研究非等温固化反应参数,建立了非等温固化反应动力学方程。结果表明,TAPPCP、HAPPCP与UPR具有良好的混溶性,可通过自由基共聚反应形成交联结构;TAPPCP、HAPPCP分子结构中的不饱和双键有助于降低与UPR发生共聚反应的活化能,TAPPCP/UPR体系的特征固化温度Tp和Tf随着TAPPCP添加量的提高(0→20phr)分别由88.37℃和109.58℃降至83.58℃和99.42℃,HAPPCP/UPR体系的特征固化温度Tp和Tf随着HAPPCP添加量的提高(0→20phr)分别由88.37℃和109.58℃降至79.28℃和96.15℃。

固化反应动力学在不饱和聚酯树脂中的应用

分析了几种适用于不饱和聚酯树脂固化反应动力学模型及其参数确定的方法 ,并首次使用模型之一来描述以不饱和聚酯树脂为基体的预制整体模塑料 (BMC)的固化反应行为 ,DSC实验表明实验情况与理论结果相吻合。因此 ,所选用的模型对BMC是适用的。这为BMC及以不饱和聚酯树脂为基体的复合材料的固化研究提供了理论与实践参考。

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.

含铋催化剂对HTPB固化反应动力学的影响

采用非等温差示扫描量热法(DSC)研究了三苯基铋(TPB)与三-(乙氧基苯基)铋(TEPB)对端羟基聚丁二烯-2,4-甲苯二异氰酸酯(HTPB-TDI)体系固化反应动力学的影响。测定不同催化剂体系的固化峰温,采用Kissinger法和Crane法分别计算其动力学参数,得出了相应的固化反应动力学方程。结果表明,加入催化剂后,HTPB-TDI固化温度降低,固化温差缩短。未加催化剂时固化反应的活化能为51.29kJ·mol-1,加入TPB和TEPB后活化能分别为46.43kJ·mol-1和40.14kJ·mol-1,TPB与TEPB均能降低固化反应的活化能,增大反应速率,从而降低反应温度,缩短固化时间。TEPB能使固化体系在34℃时的反应速率常数达到使用TPB作为催化剂时50℃的值,因此TEPB催化活性更大,可以用作室温催化剂。

环氧树脂/粘土纳米复合材料的固化反应动力学

用十六烷基三甲基溴化铵直接处理钙基蒙脱土(MMT),使其层间距达到2.21 nm.采用非等温差示扫描量热(DSC)法研究环氧树脂/粘土体系的固化反应动力学,并用K issinger方法求得其表观活化能ΔE=41.03 kJ/mol,根据Crane理论计算得到反应级数为0.85,确定了使用4,4′-二氨基二苯醚二苯酮(BADK)作为固化剂的固化反应条件,最后采用非等温DSC法研究了环氧树脂/粘土纳米复合材料的热性能.结果表明,纳米复合材料具有较高的玻璃化转变温度.

环氧灌封料固化反应动力学及其性能研究

采用非等温示差扫描量热法(DSC)研究了环氧树脂(E-51)/甲基四氢苯酐/DMP-30/球形SiO2体系的固化反应动力学,采用Kissinger法和Crane公式对体系的DSC数据进行了处理,获得了固化反应动力学参数,确定了固化工艺。同时通过力学性能和热性能测试研究了球形SiO2添加量对复合材料性能的影响。结果表明,SiO2质量分数为10%的体系其起始固化温度为109.7℃,峰顶固化温度为134.8℃,终止固化温度为154.3℃;较好的固化工艺为100℃/2 h+140℃/2 h+160℃/2 h。该体系反应级数n=0.917,表观活化能Ea=78.52 kJ/mol。当SiO2添加量为30%时,其弯曲强度达到最大值97 MPa,同时热分解温度达到最大值332℃,试样热膨胀系数也明显降低。

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.

BMI／ER／DDS三元体系固化反应动力学研究

用差示扫描量热(DSC)研究了BMI／ER／DDS三元固化体系的反应动力学,计算出了表观活化能△E、碰撞因子A和反应级数n,并结合傅里叶变换红外光谱(FTIR)对反应机理进行了探讨,指出了反应过程中生成的叔胺对固化反应的进行有重要促进作用,为进一步研究耐高温复合材料、胶粘剂等奠定了基础。