环氧树脂固化剂开发及应用研究进展

介绍了近几年功能型环氧树脂固化剂研究进展,包括增韧型、阻燃型、可降解型、生物质型、潜伏型固化剂,展望了固化剂的发展前景。

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。

环氧树脂/双环戊二烯双酚型氰酸酯树脂共聚体系固化动力学研究

采用Ozawa方法和Kissinger方法研究了环氧树脂和双环戊二烯双酚型氰酸酯树脂(DCPDCE)共聚体系的固化动力学,并计算了活化能、指前因子、不同温度下的反应速率常数和共聚物的总反应级数。研究结果表明,体系中加入环氧树脂后,提高了体系的反应活化能,明显降低了室温时的反应速率常数,而对固化温度(180℃)时的反应速率常数影响不大。不同环氧树脂含量的共聚体系固化反应级数均接近1级反应。

双氰胺固化双酚F/间苯二酚共聚型环氧树脂的研究

为提高双酚F环氧树脂的综合性能,以双酚F、间苯二酚与环氧氯丙烷反应制得双酚F/间苯二酚共聚型环氧树脂。通过差示扫描量热法(DSC)研究了2-乙基-4-甲基咪唑对双氰胺-双酚F/间苯二酚共聚型环氧树脂体系固化反应的促进作用,并系统地探讨了固化体系及固化条件对固化物性能的影响。结果显示,其最佳固化工艺条件是:间苯二酚与双酚F质量比为20∶80,双氰胺质量分数为6%,2-乙基-4-甲基咪唑质量分数为4%,固化温度为110℃,固化时间为3 h。

环氧树脂与氰酸酯共固化产物性能的研究

用 DSC,介电和动态力学等分析方法研究了组成对乙酰丙酮过渡金属络合物催化促进的环氧树脂与氰酸酯共固化反应体系反应动力学参数 ,固化产物力学、电气和耐热性能以及玻璃化转变温度的影响。结果表明 ,随着共固化反应体系中氰酸酯含量的增加 ,其表观反应活化能和频率熵因子均随之升高 ;在相同的固化条件下 ,共固化产物中三嗪环结构含量增加 ,聚醚结构减少 ,玻璃化转变温度升高 ,耐热性能。

双酚A型环氧树脂/催化型固化剂体系的粘度模型

研究了催化型固化剂用量对双酚A型环氧树脂体系粘度变化的影响规律。根据对树脂固化特性和等温粘度曲线的分析,建立了树脂体系的工程粘度模型。该模型能够有效地预测体系的粘度-时间-温度关系,反映了固化剂用量对固化过程中体系粘度变化的影响规律,为复合材料成型工艺模拟分析及工艺参数的准确制定奠定了基础。

环氧树脂与氰酸酯共固化物的结构与性能

研究了用乙酰丙酮过渡金属络合物等促进剂催化促进环氧树脂与氰酸酯(在氰酸酯欠量,适量和过量条件下)的共固化反应行为、固化反应的机理、固化物的结构特征以及结构与性能关系.结果表明,促进剂能明显地降低体系的固化反应温度,缩短固化反应时间,其促进效果与促进剂种类有关.在固化反应过程中,先是氰酸酯发生自聚反应形成二聚体或三聚体(三嗪环),然后二聚体进一步形成三嗪环,此过程伴随着环氧树脂的聚醚反应,最后是三嗪环与剩余的环氧基反应形成嚼唑烷酮.在氰酸酯欠量的条件下,固化物的交联结构主要是聚醚网络结构和(?)唑烷酮结构,三嗪结构很少.在氰酸酯适量和过量条件下,固化物交联结构主要是三嗪环和(?)唑烷酮结构,聚醚结构很少.随着氰酸酯含量的增加,三嗪结构随之增加,聚醚结构减少,固化物的耐热性能和介电性能随之提高.

自乳化型水性环氧树脂固化剂的制备及性能

在环氧树脂的固化剂——多乙烯多胺TETA的分子链段上接上环氧基团,将亲水性的多乙烯多胺改性成为即亲水又亲油的两亲性化合物,从而制备出了自乳化型的水性环氧树脂固化剂.该固化剂兼具乳化功能和固化功能.激光粒度分析仪的测试结果显示:用自乳化型水性环氧树脂固化剂乳化的低相对分子质量环氧树脂粒径在1μm左右,乳化性能较好.对水性环氧树脂涂料涂膜后的性能测试表明:该涂膜的适用期较长,达6h以上;表干时间较短,一般在1h左右;涂膜后8d其硬度即达到稳定值,硬度为0.7以上;附着力较好,部分涂膜的附着力达到了1级;涂膜的透明性及耐酸性都较好.

光固化型聚氨酯/环氧树脂IPN的制备与表征

采用 Ｉ Ｐ Ｎ 技术，制备了一系列光固化型的聚氨酯（ Ｐ Ｕ）与环氧树脂（ Ｅ Ｐ）的 Ｉ Ｐ Ｎ 树脂，经力学性能测试表明，当 Ｐ Ｕ／ Ｅ Ｐ＝ ７０／３０ 时， Ｉ Ｐ Ｎ 的断裂伸长率达１６０％ ，拉伸强度比纯 Ｐ Ｕ 提高 ２１０％ ，显示出良好的正协同效应。利用红外光谱、光学显微镜、应力～应变、硬度等测试手段对 Ｐ Ｕ／ Ｅ Ｐ的互穿网络结构：两组分的相容性、微相分离的形态结构进行了表征。并且探讨了 Ｉ Ｐ Ｎ 的结构与力学性能之间的关系及影响因素。认为： Ｐ Ｕ／ Ｅ Ｐ的 Ｉ Ｐ Ｎ 力学性能所显示的正协同效应是两种聚合物网络互穿的结果。

环氧树脂改性双环戊二烯型氰酸酯树脂固化反应性

采用凝胶试验、FTIR和DSC等手段研究了环氧E-51与双环戊二烯型氰酸酯（DCPDCE）共聚体系的固化反应性以及阶梯固化过程中一OCN基、三嗪环、唑啉、嗯唑啉酮的变化情况。结果表明，环氧树脂既能够催化氰酸酯本身三聚成环反应，又对氰酸酯三聚成环反应有稀释作用。当环氧树脂含量（环氧占混合物总量的质量百分比）大于5wt％时，催化效果增加不明显，稀释作用加强；当环氧树脂含量约为25wt％时，以上两种作用效果基本平衡，改性体系的固化反应活性和纯DCPDCE相当。阶梯固化时，低温阶段（160～180℃）主要发生生成三嗪环和唑啉的反应，高温阶段（200-220℃）主要发生三嗪环和唑啉向嘌唑啉酮的转化反应。另外，～OCN基的低温转化率随着环氧树脂含量的增大而提高，固化树脂的最终结构组成和环氧树脂的含量有关。

氰酸酯与改性环氧树脂的共固化反应及固化物的性能研究

用热机械曲线法(TMA)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)研究了氰酸酯/低溴环氧树脂(1∶1)的共固化反应行为、历程,研究了氰酸酯改性不同环氧树脂体系层压板的耐热性能、介电性能和力学性能,同时用动态的TGA研究了共固化体系的热稳定性.结果表明,当低溴环氧树脂/氰酸酯质量比为1/1时,固化反应首先是氰酸酯发生自聚形成三聚体(三嗪环),然后三嗪环很快与环氧基反应形成异氰脲酸酯,异氰尿酸酯再与环氧树基反应生成唑烷酮.同时,氰酸酯单体直接与环氧基反应生成唑啉进而转变成唑烷酮.随着氰酸酯质量分数的增加,共固化物的玻璃化转变温度Tg和介电性能增加,抗弯强度减少,残碳量增加.

环氧树脂与氰酸酯共固化反应的研究

应用DSC、FT IR对乙酰丙酮过渡金属络合物催化促进的环氧树酯与氰酸酯共固化反应行为、历程以及固化物的结构特征进行了研究探讨 .结果表明 ,促进剂能够明显的降低固化反应温度 ,缩短固化反应时间 .反应历程首先是氰酸酯发生自聚反应形成二聚体或三聚体 (三嗪环 ) ,然后二聚体可进一步共聚形成三嗪环 ,此过程伴随着环氧基的聚醚反应 ,最后是三嗪环与剩余的环氧基反应形成唑烷酮 .在氰酸酯欠量的条件下 ,固化树脂中主要是唑烷酮和聚醚结构 ,三嗪环结构很少 ;在氰酸脂适量或过量条件下 ,固化树脂主要是三嗪环和唑烷酮结构 ,聚醚结构很少 .

双酚A型环氧树脂/DDS固化剂体系的流变特性及其黏度模型研究

通过DSC和黏度测量,研究了反应型固化剂DDS(二氨基二苯基砜)用量对双酚A环氧树脂体系黏度变化的影响规律。研究结果表明,流变特性与固化特性随固化剂用量的变化规律相似。DDS的用量在一定范围内对环氧树脂体系流变特性影响不大。建立了环氧树脂工程黏度模型,该模型能够有效的预测体系黏度变化的工艺窗口并进行黏度预报,为复合材料成型工艺的顺利实施以及工艺参数的科学制定提供基础。

双酚A型环氧树脂的阳离子光固化体系的研究

通过研究光引发剂、光敏剂和链转移剂等对双酚A型环氧树脂阳离子光固化的影响,确定了双酚A型环氧树脂光固化体系的配方组成。利用湿法手工铺叠工艺和紫外光辐照固化技术,制备了玻璃布/双酚A型环氧树脂复合材料,研究了光敏剂和链转移剂等对光固化复合材料力学性能的影响。结果表明:可利用紫外光辐射固化成型技术制备玻璃布/双酚A型环氧树脂复合材料,加入链转移剂的光敏树脂基复合材料具有良好的力学性能。

环氧树脂与氰酸酯共固化反应的研究 Ⅰ.固化反应行为、机理及其固化物结构特征

应用DSC、FT—IR对乙酰丙酮过渡金属络合物催化促进的环氧树脂与氰酸酯共固化反应行为、历程以及固化物的结构特征进行了研究探讨。结果表明 ,促进剂能够明显降低固化反应温度 ,缩短固化反应时间。反应历程首先是氰酸酯发生自聚反应形成二聚体或三聚体 (三嗪环 ) ,然后二聚体可进一步共聚形成三嗪环 ,此过程伴随着环氧基的聚醚反应 ,最后是三嗪环与剩余的环氧基反应形成 口恶唑烷酮 ,在氰酸酯适量的条件下 ,固化树脂中主要是 口恶唑烷酮和聚醚结构 ,三嗪环结构很少 ;在氰酸酯适量或过量条件下 ,固化树脂主要是三嗪环和 口恶唑烷酮结构 ,聚醚结构很少。

动态固化聚丙烯/环氧树脂共混物的制备工艺研究

将动态硫化技术应用于热塑性树脂 /热固性树脂体系 ,制备了动态固化聚丙烯 /环氧树脂共混物 ,研究了动态固化PP/环氧树脂共混物制备工艺条件即增容剂、固化剂、环氧树脂的环氧当量及其含量等因素对共混物力学性能的影响。实验结果表明 ,选择马来酸酐接枝的均聚聚丙烯 (PP g MAH)作为增容剂 ,所制得的动态固化PP/环氧树脂共混物的力学性能较好。 2 -乙基 -4 -甲基咪唑 (EMI 2 ,4)的适宜用量为 1.2 % (每 10 0份环氧树脂使用 4份 )。环氧当量对共混物的性能影响不大。当环氧树脂的含量为 5 %～ 10 %时 ,动态固化PP/环氧树脂共混物的综合性能明显好于PP 。

紫外光辐射固化共混改性环氧树脂复合材料的力学和热老化性能

利用湿法手工铺叠工艺和紫外光固化技术,制备以双酚A环氧树脂E-44与有机硅环氧树脂ES-06共混改性光敏树脂体系为基体的玻璃布增强复合材料,测试并分析比较了复合材料的力学和热老化性能。结果表明,在光敏树脂基体中加入链转移剂以及对光固化后的复合材料进行加压后固化处理,均能显著提高复合材料的性能。采用E-44与ES-06质量比为2∶1的共混改性树脂体系制备的复合材料的力学性能和耐热老化性能最佳,其拉伸强度达到146.6 MPa,拉伸模量为19.4 GPa,弯曲强度为152.5MPa,层间剪切强度达到16.2 MPa。

不饱和聚酯-环氧树脂嵌段共缩聚型光敏预聚物的合成

提出了一种由不饱和聚酯和环氧树脂嵌段共缩聚,合成一类新型光敏预聚物的方法。该光敏预聚物采用两步法合成。第一步先合成具有一定分子量和端羧基的不饱和聚酯,第二步使该不饱和聚酯与环氧树脂反应,生成嵌段共缩聚物。该光敏预聚物的分子量通过调节不饱和聚酯的分子量控制。不同分子量的光敏预聚物呈现出不同的光敏性和力学性能。

氢化双酚A型环氧树脂及其复合材料光固化研究

以二甲苯基碘鎓六氟磷酸盐(DMPI.PE6)作为阳离子光引发剂,研究了氢化双酚A型环氧树脂体系的阳离子光固化反应,研究了光固化中光引发剂和增感剂含量对氢化环氧树脂光固化的影响.以氢化双酚A型环氧树脂作为基体材料,以二甲苯基碘鎓六氟磷酸盐为光引发剂,以无碱平纹玻璃布为增强材料,加入增感剂用传统的手工涂覆工艺制备了复合材料并研究了其力学性能.结果表明:复合材料具有良好的力学性能,有望在空间膨胀展开结构中得到应用.

反应型液晶聚合物与环氧树脂固化及力学性能研究

通过红外光谱 ( FT- IR)、力学性能分析 ,研究了固化剂、固化温度、固化程序、液晶化合物种类、反应型液晶化合物的含量对环氧树脂 /固化剂 /液晶化合物体系固化反应程度及固化物力学性能的影响。结果表明 ,末端含有活性反应基团的热致性液晶聚合物 ( LCPU)和液晶性化合物 ( LCEU)对环氧树脂有明显的增韧增强作用 ,同时具有促进固化反应、提高反应速率的作用 ,LCPU的含量对环氧固化物的力学性能亦有较大影响。