固化制度调控双酚A环氧树脂/酸酐体系绝缘性能的研究进展

酸酐固化双酚-A环氧树脂由于其优异的绝缘、热学以及机械性能,被广泛应用于电气设备的支撑、绝缘和密封等关键部件。然而极端运行环境与紧凑化设计趋势下,环氧树脂绝缘经常发生过热和击穿故障,严重威胁电气设备的安全稳定运行。以环氧树脂体系原料混合比、固化时间与温度组合为核心的固化制度是决定环氧树脂微观结构的关键因素,也直接影响其宏观性能。本文介绍了酸酐固化双酚-A环氧树脂固化动力学模型的演变过程,研究结果表明双酚-A环氧树脂/酸酐体系需考虑前后固化过程分阶段拟合其动力学参数。基于不同的混合比以及固化时间和温度组合,重点论述了固化制度对双酚-A环氧树脂/酸酐体系绝缘性能的影响规律,讨论了固化状态相关微观结构对绝缘性能的调控机制。相关研究结果有望为高端电工环氧树脂应用提供配方选型和工艺优化等方面的参考。

环保型新癸酸锌促进剂的研究

为了开发一种安全环保型促进剂,从挥发特性、Zn^(2+)含量和对环氧酸酐树脂的促进固化特性三个方面研究了新癸酸锌与环烷酸锌的差异。以高纯度双酚A环氧和甲基六氢苯酐为树脂基体,分别添加新癸酸锌和环烷酸锌促进剂,采用相同工艺制备了树脂固化试样并测试其玻璃化温度(T_(g))和热失重曲线(TGA)。结果表明:新癸酸锌促进剂相比环烷酸锌具有分子结构单一、Zn^(2+)含量高和挥发性有机物(VOCs)含量极低的特性,对环境友好。相比环烷酸锌,新癸酸锌需要更高的温度来确保环氧酸酐树脂完全固化。但是在现有的相同工艺条件下,新癸酸锌促进固化产物的玻璃化温度温度可达到152℃,相比环烷酸锌(141℃)提高了11℃,表明新癸酸锌促进固化产物具有更好的热机械性能。

LED封装用环氧树脂AB胶的进展

本文介绍了国内LED封装用环氧树脂AB胶的发展历程,从最初的液体双酚A环氧树脂的应用,到脂环族环氧树脂以及最近有机硅杂化脂环族环氧树脂的应用。重点分享了直插式LED以及数码管封装用环氧树脂胶、SMD RGB封装用环氧树脂AB胶以及Mini LED封装用环氧树脂AB胶(如复合胺固化的环氧树脂AB胶、哑光显示屏封装用环氧树脂AB胶、热阳离子固化的环氧树脂AB胶以及酸酐固化有机硅杂化脂环族环氧树脂AB胶等)的配方、性能和国内外研究进展,并对未来新型环氧树脂的开发要求和发展趋势进行了展望。

新型双酚S衍生四官能度环氧树脂的制备及固化性能

四官能度环氧树脂因其交联密度高而具有良好的耐温性和优异的力学性能,其中AG-80是综合性能较佳的高性能复合材料基体树脂。但是,结构特点导致AG-80存在韧性差、黏度高、储存不稳定以及交联程度受限等问题,在一定程度上限制了AG-80的使用工艺和固化性能的发挥。为了解决这些问题,本文设计并采用两步法合成了一种新型的四官能度环氧树脂——双酚S四官能度缩水甘油醚(SEP)。通过红外、核磁、质谱等确定了SEP的结构,采用差示扫描量热仪、热机械分析仪、动态热机械分析仪、热重分析仪等分析了SEP的固化行为及固化物的性能。研究结果表明:(1)与AG-80相比,SEP环氧树脂在25℃下的黏度更低,为52.56 Pa·s,这表明SEP环氧树脂具有更好的加工流动性。采用甲基六氢苯酐为固化剂时,SEP的固化温度比AG-80环氧树脂低,且储存更加稳定。(2)对比研究了SEP和AG-80改性双酚A环氧树脂(E-51)的性能,当SEP的质量分数为30%(SEP-30)时,其拉伸强度达到85.77 MPa,冲击强度达到18.74 kJ/m^(2);而AG-80在相同固化温度下的拉伸强度为68.25 MPa,冲击强度为12.61 kJ/m^(2),表明SEP体系的拉伸强度和冲击强度均比AG-80体系的高。通过SEM断面形貌进一步确定,SEP共混体系具有比AG-80体系更好的力学性能。(3)所有SEP共混体系的Td5比AG-80体系的高。800℃下的SEP体系的残碳率最高达到16.9%,而AG-80体系在800℃下的残碳率最高达到9.9%,表明SEP具有比AG-80更好的热稳定性。(4)与AG-80环氧树脂相比,SEP环氧树脂表现出更好的力学性能和耐热性能,为同时实现增强、增韧提供了可能,并使其有望在航空航天等高温领域得到较大的应用。

不同催化剂对环氧-酸酐拉挤应用体系固化反应的影响

采用了叔胺类、季铵盐类、咪唑类、路易斯酸类等不同催化剂对环氧-酸酐拉挤应用体系固化反应的影响进行评估。项目主要包括:混合料反应DSC,体系30℃下黏度增长,120℃和140℃下的凝胶时间,及热老化性能。研究发现季铵盐类催化剂具有室温潜伏、高温催化的特性,固化物Tg高,且耐热性优异,是一款非常具有前景的环氧-酸酐拉挤催化剂。

UV固化水性环氧树脂的改性研究

用顺丁烯二酸酐对双酚A型环氧树脂(E-51)进行化学改性引入亲水性基团和不饱和基团,成盐后制得UV固化水性环氧树脂体系。确定了最佳的原料配比、反应温度和时间,并利用红外光谱对产物的结构进行了表征。结果表明该改性E-51环氧树脂可与水以不同的配比形成水溶液或水乳液,体系具有优良的稳定性;该体系可用紫外光固化。

自乳化水性环氧树脂的合成

用马来酸酐与双酚A型环氧树脂主链上的仲羟基进行醇解反应,在环氧树脂主链上引入亲水性-COOH基团,制得水性环氧树脂。通过红外光谱分析了产物的结构;讨论了反应溶剂、温度、时间、反应物配比等因素对反应结果的影响。并通过正交试验确定合成自乳化水性环氧树脂的最优条件。试验结果表明,以醋酸丁酯为溶剂,反应温度130℃,反应时间4 h,m(马来酸酐)∶m(E-44)=8.6∶100,制得的水性环氧树脂,接枝率(RGH)为86.09%,环氧保留率(RRE)为96.69%,具有良好的水分散性和优异的固化性能。

低粘度环氧树脂固化体系研究

将低粘度交联剂加入到酸酐固化的环氧树脂体系中 ,能有效降低树脂体系的粘度 ,得到室温下仅为 0 .0 8Pa·s的酸酐 -环氧树脂体系。利用正交实验优选了树脂配方 ,获得了优异的力学及物理性能 ;通过DSC确定了树脂的固化工艺制度 ,并利用TG对该树脂的热稳定性进行了评价。

RTM用低粘度高性能环氧树脂基体的研究

通过DTA(差热分析仪)初探了环氧树脂固化工艺制度,然后采用正交实验分析筛选出一个最佳的配方和固化工艺制度。将一种具有增韧作用的活性稀释剂加入此配方的树脂体系中,结果显示增韧后的树脂体系粘度低、流动性佳、对纤维浸润良好并能获得较好的力学性能,适合于RTM工艺制造高性能复合材料。

水性环氧树脂的制备及表征

以乳酸和丁二酸酐对双酚A型环氧树脂E-51进行化学改性引入亲水性基团,研究乳酸和丁二酸酐的用量对改性树脂的水分散性、水稳定性及水分散液粒径的影响,确定了最佳的原料配比、反应温度、时间和催化剂;并利用红外光谱对产物的结构进行了表证,以及用动态激光光散射测量水分散液粒径.结果表明:当投料比n(乳酸)∶n(琥珀酸酐)∶n(环氧基)在0.15∶0.30∶1和0.20∶0.40∶1之间时,合成的水性环氧树脂具有优良的水分散性、稳定性和较小水分散液粒径.

丙烯酸改性松香基环氧树脂固化反应与性能研究

将丙烯酸改性松香基环氧树脂 (ARER)与甲基六氢苯酐 (MeHHPA)进行固化反应研究。以示差扫描量热法 (DSC)对其固化过程进行跟踪分析 ,计算出固化反应的表观活化能为 98 11kJ/mol,固化反应级数为 0 89。通过对固化剂用量对化学反应程度影响的研究得知 ,当m(ARER)∶m(MeHHPA)为 10∶5 2时固化反应完全。通过红外光谱分析 ,表征了固化反应行为及完成固化行为的条件 ,同时还测定了固化体系的凝胶时间及固化产物的耐热性。比较了ARER及 6 18环氧与MeHHPA固化体系的力学性能 ,结果表明两者力学性能相似。

RTM用低粘度环氧树脂研究

将低粘度交联剂加入以酸酐为固化剂的环氧树脂体系中 ,能有效地降低酸酐 -环氧树脂体系的粘度 ,得到室温下仅为 0 .0 8Pa· s的树脂体系。通过 DSC验证树脂体系中存在交联剂与酸酐、酸酐与环氧基的 2步反应 ,并确定了树脂在 10 0℃凝胶、15 0℃下固化的工艺制度 ;利用正交实验优选了树脂配方 ,该配方能获得优异的力学性能及物理性能。该树脂体系适合于 RTM及湿法制造高性能复合材料。

桐油酸酐固化环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料的研究

通过阳离子交换的方法将蒙脱土进行有机化处理 ,使蒙脱土由亲水性变成亲油性且层间距扩大。采用浇模固化成型法制备环氧树脂 /桐油酸酐 /蒙脱土纳米复合材料 ,并用 XRD、DMTA等手段研究有机蒙脱土在环氧树脂中的剥离行为。研究发现 ,加入桐油酸酐固化剂后 ,粘土被剥离而得到剥离型的纳米复合材料 ,而且工艺条件的变化并不明显改变剥离的效果。

桐油酸酐酰亚胺环氧树脂耐热性研究

以桐油、双马来酰亚胺、马来酸酐及环氧树脂为基本原料,合成了具有较好耐热性的桐油酸酐酰亚胺环氧树脂。重点讨论了不同原料,如桐油、马来酐、双马来酰亚胺及环氧树脂的用量、固化反应温度及固化反应时间等因素对树脂耐热性的影响。当桐油、双马来酰亚胺、马来酐和环氧树脂的质量比为1∶0.25∶0.2∶0.4,150℃烘烤5h固化时,所得树脂具有较好的耐热性,温度指数(T20000)可达160.8℃。

热分析法研究复合纳米TiO_2催化酸酐/环氧树脂固化特性

本文采用ＤＳＣ、ＤＴＡ研究复合纳米ＴｉＯ２对酸酥／环氧树脂体系固化反应的影响，测定固化动力学数据，确定固化工艺参数近似值。结果表明：复合纳米ＴｉＯ２可降低树脂固化反应温度，动态ＤＳＣ测定确定含复合纳米ＴｉＯ２的树脂体系固化反应放热量－△Ｈ为１１０Ｊ／ｇ、活化能为５９．１１ｋＪ／ｍｏｌ、反应级数ｎ＝０．９１４及频率因子Ａ＝７．３８×１０４（１／ｓ），固化工艺参数： Ｔ凝胶＝６７℃，Ｔ固化＝１３３℃，Ｔ后处理＝１７７℃。

相反转法制备水性环氧树脂及其固化动力学

以琥珀酸酐、聚乙二醇、E-51为原料合成了非离子型乳化剂,利用相反转法制备了水性环氧树脂乳液和水性环氧固化剂。用红外光谱(FT-IR)、差示扫描量热(DSC)和热重分析(TGA)研究了水性环氧树脂与甲基四氢苯酐(MeTHPA)的热稳定性和固化机理。结果表明,水性环氧树脂与MeTHPA已固化完全;固化反应符合两个参数的自催化esták-Berggre(S-B)模型,固化反应的平均表观活化能为73.95 kJ/mol。MeTHPA与环氧树脂物质的量比为0.6的热稳定性最好。

苯并噁嗪改性环氧酸酐体系的固化机理及动力学

利用一种二胺型苯并噁嗪改性环氧酸酐体系。通过FT-IR和DSC分析了改性体系的固化机理。结果表明:共混树脂体系在固化时存在两个反应,首先是环氧树脂与足量的酸酐在咪唑作用下在100℃先开始固化,并在150℃固化2 h后固化完全,之后苯并嗪在180℃发生开环聚合。用非等温DSC法研究了该共混体系的固化动力学。采用Flynn-Wall-Ozawa方法求出了共混体系在固化时两个固化反应的活化能,分别为65.27 kJ·mol?1和92.8kJ·mol?1,并利用Friedman方法判断了两个反应都是自催化反应,计算得到自催化模型曲线与实验曲线能较好地吻合。

酸酐固化环氧树脂/蒙脱土复合材料的等温固化动力学

用等温差示扫描量热法(DSC)研究了酸酐固化环氧树脂/蒙脱土复合材料的等温固化过程,考察了未处理的蒙脱土(MMT)和有机蒙脱土(OMMT)对环氧树脂固化动力学的影响.实验表明,环氧树脂的固化过程包含自催化机理,加入蒙脱土没有改变固化反应机理.用Kamal方程对该体系的固化过程进行拟合,得到反应级数m、n,反应速率常数k1、k2,总反应级数(m+n)在2.4￣3.0之间.MMT的加入使环氧树脂体系的k1、k2有所降低,而OMMT的加入对体系的k1、k2影响较为复杂,加入蒙脱土对环氧树脂固化体系的活化能影响较小.

阴离子型水性环氧树脂合成新途径的研究

用乙醇胺与环氧树脂开环反应在树脂分子侧链上引入伯羟基,再用马来酸酐与伯羟基开环醇解反应引入亲水性羧基,在无助剂且比较温和的条件下制得相对分子质量、羧基含量可控的自乳化水性环氧树脂。通过化学分析、红外光谱(FT-IR)、透射电镜(TEM)、粒径分析等手段,对化学反应机理、产物化学结构、乳液相关性质进行了初步表征。