有机硅对水性紫外光固化生物基环氧树脂的改性

以环氧树脂、衣康酸、柠檬酸、多种硅烷偶联剂为主要原料,经过开环、水解、脱水、接枝共聚等步骤,合成了多种有机硅改性水性紫外光固化生物基环氧树脂。探讨了反应温度对体系反应速率的影响,考察了中和剂种类、光引发剂种类及用量、硅烷偶联剂种类及用量对涂膜性能的影响。结果表明,当反应温度为100℃,中和剂为三乙胺,有机硅为乙烯基三乙氧基硅烷且其质量分数为环氧基的20%时,与未经改性的衣康酸-柠檬酸-环氧树脂相比,所制有机硅改性树脂及其涂膜性能良好:水接触角由41.497°增大到71.210°,铅笔硬度由H上升到6H,柔韧性由5 mm上升至2 mm,附着力1级,泡水24 h无明显变化。

界面强度对生物基环氧树脂/粘土纳米复合材料热/力学性能的影响

为了探究不同性质的改性粘土对生物基环氧树脂的增强作用,将2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚(DMP-30)与2倍摩尔比的溴代正丁烷(BB)反应,制备了保留部分叔胺基的有机改性剂(PPDMP30);再将DMP-30酸化制备了叔胺基全部质子化的改性剂(CPDMP30)。分别用这2种改性剂对原始粘土进行表面处理,得到了2种性质不同的有机化粘土——PP-clay(反应型)和CP-clay(非反应型)。以这2种粘土作为增强体,采用“粘土淤浆复合法”制备了2种界面结合强度不同的腰果酚环氧树脂(NC514s)/粘土纳米复合材料。透射电子显微镜照片显示,PP-clay和CP-clay都以无规剥离的形式均匀地分散在基体中。拉伸测试结果表明,反应型PP-clay因保留了能参与基体树脂固化反应的叔胺基团,在两相间构建起较强的界面作用力,使材料的拉伸强度提升了135%。而非反应型CP-clay仅使材料的拉伸强度提升109%。动态力学热分析结果显示,反应型PP-clay对复合材料T_(g)的提升效果更明显。

固有阻燃性生物基环氧树脂的研究

通过化学反应方法用反应性阻燃剂对环氧树脂进行改性,可以避免阻燃剂迁移至环氧树脂表面,从而保护树脂的力学性能。随着反应性生物基阻燃剂和环氧树脂的迅速发展,高生物质含量的阻燃型生物环氧树脂的生产受到了人们的广泛关注。综述了具有固有阻燃性的生物基环氧树脂的最新进展。

功能POSS掺杂新型生物基环氧树脂的制备

采用环氧氯丙烷法制备了新型生物基没食子环氧树脂、环氧基笼形倍半硅氧烷(E-POSS)、经甲基丙烯酸修饰的E-POSS(AE-POSS);利用浇注工艺制得新型杂化纳米生物基环氧树脂复合材料。考察了E-POSS,AE-POSS用量对新型杂化纳米环氧树脂复合材料的增韧效果、热稳定性、相容性的影响。结果表明:添加E-POSS,AE-POSS可提高复合材料的冲击强度及热稳定性;w(AE-POSS)为18%时,复合材料冲击强度较纯没食子环氧树脂提高了3.46 k J/m^2;w(E-POSS)为18%时,复合材料初始热降解温度较纯没食子环氧树脂提高了46.4℃。

植物酚型生物基环氧树脂研究进展

随着人们环保意识的增强,生物基材料得到快速发展。生物基环氧树脂在力学性能和热性能等方面已经平替甚至超过传统的商用环氧树脂,逐渐成为石油产品的替代品。生物基环氧树脂的开发减少了对石油资源的消耗并降低了对环境的影响,因而成为近些年来研究的热点。文中综述了国内外最近几年基于植物酚,如腰果酚、丁香酚、厚朴酚、香草醛等合成生物基环氧树脂方面的研究进展,并在此基础上进行了总结和展望。

阻燃芳香族生物基环氧树脂的研究进展

简要综述了近年来国内外有关阻燃芳香族生物基环氧树脂技术的相关研究进展,着重对阻燃香兰素基环氧树脂、阻燃大豆黄酮基环氧树脂、阻燃丁香酚基环氧树脂、阻燃呋喃基环氧树脂及阻燃生物基环氧树脂固化剂等相关技术进行了概述,并对其未来发展趋势进行了预测,以期为今后的阻燃生物基环氧树脂的研究提供参考。

生物基可降解环氧树脂及其可回收碳纤维复合材料的研究进展

环氧树脂是目前应用最为广泛的热固性树脂之一,其固化后会形成不溶、不熔的高度交联的三维网络结构,从而导致树脂及其碳纤维复合材料的降解困难而且难以再加工,造成了严重的资源浪费与环境污染。采用可再生生物质原料制备生物基可降解环氧树脂及其碳纤维复合材料,在缓解能源危机、减轻环境污染和实现资源再利用上具有重要意义。综述了生物基可降解环氧树脂及其可回收碳纤维复合材料的研究进展,主要包括含有热或化学不稳定键的可降解环氧树脂的合成、性能、降解机理及其碳纤维的无损回收,并总结了其优缺点。

可降解生物基含酯键环氧树脂的固化动力学研究

采用非等温差示扫描量热(DSC)法研究了可降解生物基含酯键环氧树脂固化动力学,分别建立了n级反应动力学模型、自催化模型以及结合n级反应和自催化模型的分段模型,并将模型预测值与实验数据进行了对比分析。结果表明,n级反应模型与实验曲线的偏差较大,自催化模型与实验曲线变化趋势基本一致,但仍然存在一定偏差,而结合两者的分段模型与实验曲线吻合较好,表明分段模型能更准确地描述该环氧树脂体系的固化反应过程,为其树脂基复合材料固化成型工艺条件优化提供理论指导。

生物基环氧树脂研究进展

利用可再生原材料合成的无双酚A结构生物基环氧树脂属于环境友好材料,能有效解决双酚A固有的生理毒性问题,极具开发价值和社会经济效益。文中综述了近年来基于植物油、松香、木质素、生物酚、糖类等物质合成的生物基环氧树脂的最新研究进展。

生物基环氧树脂及固化剂研究现状

生物基高分子材料以可再生资源为主要原料,它在减少塑料行业对石油资源消耗的同时,也减少了石油化工原料在生产过程中对环境的污染,具有节约石油资源和保护环境的双重功效。桐油和松香是我国两种重要的天然可再生资源,在目前将化工原料逐步转向可再生资源的时代背景下,它们已被广泛应用于高分子材料的合成和改性。生物基热固性树脂是一个意义重大且前景广阔的研究领域,本文就桐油和松香在生物基环氧树脂和固化剂方面的应用进行了系统的综述和展望。

本征阻燃生物基环氧树脂研究进展

目前绝大部分环氧树脂尤其是双酚A二缩水甘油醚型环氧单体依赖于石油资源.由于温室气体的限制排放,采用生物基环氧树脂来替代石油基环氧树脂的发展受到越来越多的关注.然而,与石油基环氧树脂类似,生物基环氧树脂同样面临易燃、火焰蔓延快等缺点,极大地限制了其应用.因此,开发本征阻燃生物基环氧树脂十分重要.本文主要探讨了由可再生资源制备本征阻燃生物基环氧树脂的最新进展和未来前景.重点介绍了由生物基环氧单体或生物基固化剂制备的部分生物基环氧树脂的力学性能、热稳定性和阻燃性能,此外,还介绍了本征阻燃全生物基环氧树脂.最后对本征阻燃生物基环氧树脂未来发展的机遇和挑战做了简要的展望.

生物基胺固化的可降解、可再加工环氧树脂的合成及性能

以缩水甘油醚季戊四醇双缩香草醛环氧树脂(DEPVD)为原料,通过胺解反应得到生物基可降解胺(DAPVD),DAPVD与樟脑酸缩水甘油酯(DGECA)固化得到环氧树脂DGECA-DAPVD。利用FTIR对DAPVD的结构进行了表征,通过动态热机械分析仪、拉伸测试机、再加工实验、降解实验、热重分析仪对DGECA-DAPVD的性能进行了表征。结果表明,DGECA-DAPVD具有较好的热机械性能、力学性能及热稳定性,其玻璃化转变温度为91℃,拉伸强度为(72.6±5.1)MPa,杨氏模量为(2493±58)MPa。固化剂中含有的螺环缩醛结构赋予了DGECA-DAPVD可降解的特性,而固化反应中原位形成的叔胺结构促进了邻位活性羟基参与酯交换反应,因此再加工后DGECA-DAPVD可保留75%的拉伸强度(190℃、10 MPa下热压1 h),DGECA-DAPVD及其碳纤维复合材料在H+浓度为0.1 mol/L的乙醇溶液中50℃下处理48 h后,均可完全降解,高价值的碳纤维可以完全回收。

生物基没食子酸环氧树脂/纳米氧化锌抗菌涂层的制备与性能

以没食子酸为主要原料制备生物基没食子酸环氧树脂(GAER),将硅烷偶联剂KH550表面改性的纳米ZnO与GAER进行复合,以丁二酸酐为固化剂,制备KH550-nano-ZnO/GAER生物基复合涂层。对纳米ZnO改性前后微观结构的变化进行表征;采用示差扫描量热仪对丁二酸酐/GAER体系的固化过程进行研究,测试KH550-nano-ZnO的加入对GAER固化膜力学性能、热性能、动态力学性能以及抗菌性能的影响。结果表明:适量KH550-nano-ZnO的加入,可以增加GAER固化体系的玻璃化温度,提高涂层表面的抗冲击性,KH550-nano-ZnO含量的增加使得涂层的硬度增加,附着力下降,热稳定性增加。复合涂层的起始热失重温度(T5%)比纯GAER高12.6~15.4℃。当KH550-nano-ZnO含量为2%(质量分数)时,玻璃化转变温度与纯GAER树脂相比增加了30.7℃。KH550-nano-ZnO/GAER固化涂膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率均达到99.99%。

RTM用生物基联苯环氧树脂化学流变及固化特性

设计合成了一种RTM用新型生物基四官能度联苯环氧树脂,采用旋转流变仪和示差扫描量热仪(DSC)对其流变特性及固化特性进行了研究。根据其等温化学流变行为,发现采用双阿伦尼乌斯粘度模型可有效预测树脂的加工工艺窗口。根据其非等温DSC固化反应行为及Malek方法分析确定了树脂体系的固化反应符合自催化模型,选用Sestak-Berggren双参数自催化动力学模型分析表明,其模型曲线与实验曲线吻合良好。研究结果为确定生物基联苯环氧树脂的RTM工艺参数提供了理论依据。

生物基异山梨醇型环氧固化剂的制备及性能研究

利用生物基单体异山梨醇代替石油基单体双酚A合成了生物基环氧树脂SIE-21,考察了催化剂用量、添加形式、滴加速度、反应时间等对SIE-21的影响。以SIE-21、二乙烯三胺、聚丙二醇二缩水甘油醚为原料,成功制备了生物基水性环氧树脂涂料固化剂,同时考察了反应时间、反应温度等对SIE-21及固化剂性能的影响,并对最优化固化剂进行了简单的固化性能测试。结果表明,通过引入异山梨醇单体,生物基环氧树脂固化剂的吸水率可达17%,且具有一定的拉伸强度。异山梨醇作为生物可再生原料可以制备性能较好的水溶性环氧树脂涂料固化剂。

可化学回收的生物基环氧玻璃体

采用生物基缩水甘油醚季戊四醇双缩香草醛环氧树脂(DEPVD)为原料,经商用二苯二硫醚胺固化剂(AFD)固化得到生物基环氧玻璃体(DEPVD-AFD)。利用核磁共振氢谱(1H-NMR)对DEPVD的结构进行了表征。通过红外光谱(FTIR)、示差扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)、拉伸测试机、降解回收实验等手段对环氧树脂的固化过程和综合性能进行了表征。结果表明,树脂材料具有较好的力学性能、热稳定性及降解性能,其玻璃化转变温度为143℃,拉伸强度为87.0 MPa,杨氏模量约为2300 MPa,10%热失重温度为323℃。降解回收实验的结果表明,固化剂中含有的螺环缩醛结构赋予了环氧树脂可降解的特性。DEPVD-AFD能在H+浓度为0.1 mol/L的1,4-二氧六环溶液中完全降解(处理温度75℃,时间4 h),由于降解产物具有显著的溶解度差异,含有二苯二硫醚结构的高价值中间产物(DSS)可以通过水洗的方式进行简单高效的回收,DSS的FTIR和1H-NMR结果表明此中间产物具有明确的化学结构和较高的纯度,这种简单高效的回收方式有望为环氧玻璃体的化学回收铺平道路。

水爆珠壁材配方

采用W_(基材)︰W_(性能调节材料)︰W_(引发剂=)80︰17︰3的水爆珠壁材比例研究4种基材(生物基环氧树脂Green Poxy56、生物基环氧树脂Green Poxy 33、生物基环氧树脂Infu Green 810、生物基环氧树脂Surf Clear Evo)、4种性能调节材料(聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸树脂、聚醚丙烯酸树脂、丙烯酸十二脂)及4种引发剂(Omnipol BP、Polymeric910、Irgacure 127、Irgacure 754)复配后的成型效果及筛选最优配方。结果表明,80%的生物基环氧树脂Infu Green 810、17%的丙烯酸十二脂及3%的Irgacure 754为最优配方。该配方滴制的水爆珠压破强度和粒径检测均符合企业标准。