纤维素纳米晶修饰氧化石墨烯对环氧树脂固化动力学的影响

利用纤维素纳米晶(CNC)改性氧化石墨烯(GO)制备了纳米填料GC,并制备了环氧树脂(EP)/GC复合纳米材料,通过差示扫描量热法(DSC)研究了GC对EP纳米复合材料固化动力学的影响。采用Kissinger和Ozawa方法得到了EP/GC复合纳米材料的相关固化动力学参数。结果表明,相比于单一纳米填料GO或CNC,复合纳米填料GC能够更有效地降低EP的固化特征温度(固化起始温度、固化峰值温度和固化终止温度),促使固化过程在更低的温度下进行。在相同的固化温度下,EP/GC材料的固化程度更高;在固化初期,EP/GC材料的固化速率更快,且可更快地达到固化速率峰值。通过Kissinger方法计算,相比于纯EP,EP/GC材料的表观活化能(Ea)从52687 J/mol降低至45234 J/mol,降低了14%;通过Ozawa方法计算,在相同的转化率下,EP/GC材料的Ea更低。复合纳米填料GC对EP体系固化过程的促进作用更为明显,对固化反应具有更为显著的催化作用。

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.

纳米改性环氧树脂固化反应及表面与摩擦性能

利用纳米粉末橡胶结合无机纳米氧化铝以改善环氧树脂的表面强度性能和摩擦性能.采用差示扫描量热法(DSC,Differential Scanning Calorimeter)研究了纳米改性环氧树脂的固化反应动力学;采用动态超微硬度表征了纳米复合材料的表面强度;评价了纳米改性环氧树脂复合材料的摩擦系数.结果表明,纳米复合材料与环氧树脂具有相同的固化反应机理,单一纳米粒子的加入降低了固化反应的表观活化能,两种纳米粒子的复配使用增加了固化反应的表观活化能.纳米粒子使固化反应程度下降,导致固化反应热显著下降.复配使用纳米氧化铝和纳米粉末橡胶能够改善环氧树脂复合材料的摩擦系数、表面硬度和弹性模量,实现了对表面强度性能和摩擦性能的优化.

Avrami法研究环氧树脂/蒙脱土/咪唑纳米复合材料的固化动力学

运用Flory凝胶化理论和Avrami法研究环氧树脂 /有机蒙脱土 /咪唑插层型纳米复合体系在不同温度及不同有机蒙脱土用量时的固化动力学。实验表明 ,随固化温度的提高 ,Avrami速率常数k值增大 ,凝胶化时间tg 缩短 ,凝胶点后的t1/2 降低 ,固化速率加快 ,当固化温度低于 90℃时 ,Avrami指数n值为 3左右 ,而固化温度高于 90℃时 ,n值为 2左右。有机蒙脱土的加入 ,使固化速率加快 ,但并不改变固化反应的机理 ,Avrami方程可以很好地描述凝胶点后的固化动力学。

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.

纳米SiO_2/环氧树脂/空心微珠反应动力学研究

研究了纳米SiO2/环氧树脂/空心微珠体系的粘度特性,说明填料的加入对体系有一定的增粘作用。同时,采用示差扫描量热法(DSC)研究了纳米SiO2/环氧树脂/空心微珠体系的固化过程,利用不同升温速率下的DSC曲线求出三元体系的表观活化能、反应级数和频率因子等参数,得出了固化体系的反应动力学方程。

可膨胀石墨/环氧树脂体系的固化动力学

采用非等温差示扫描量热(DSC)法分别对环氧树脂(EP)及可膨胀石墨/环氧树脂(EG/EP)体系的固化过程进行了研究。利用Kissinger和Crane法计算得到两种体系固化反应的表观活化能Ea、指前因子A、固化反应级数n等动力学参数,建立了固化反应动力学方程,并用T-β外推法确定了固化工艺温度。结果表明,EG的加入,降低了EP体系固化反应的完全程度,对固化反应时间的影响不大,体系的Ea由63.15 kJ/mol升高到65.89 kJ/mol,A由2.02×107提升到4.5×107,两种体系的反应级数基本一致,同时,EG的加入对体系固化工艺温度影响不大。

二氧化硅/氧化石墨烯杂化改性对环氧树脂固化动力学的影响

将二氧化硅(SiO_(2))引入氧化石墨烯(GO)表面,得到接枝改性GO(SiO_(2)@GO)。通过傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、Raman光谱、热失重测试(TGA)和透射电镜(TEM)对SiO_(2)@GO的化学结构、形貌和粒径进行了表征,证实了SiO_(2)@GO的成功制备。与未改性GO相比,SiO_(2)@GO的表面结构也发生了变化,缺陷更加明显,表面变粗糙并均匀附有SiO_(2)颗粒物,在环氧树脂基体中的分散液更加均匀。通过差示扫描量热仪(DSC)研究了SiO_(2)@GO对EP/GO的非等温固化动力学行为,加入未改性GO和SiO_(2)@GO分别使固化温度下降了3℃和7℃左右,说明SiO_(2)@GO对EP的固化过程有更显著的催化作用。Kissinger方法研究发现,与纯EP相比,加入未改性GO和SiO_(2)@GO分别使固化活化能(Ea)分别降低了8%和22.3%,明显降低了EP/GO复合材料的固化活化能并显著提升了固化速率。

氧化石墨烯/环氧树脂复合材料非等温固化动力学

通过液相共混法制备了氧化石墨烯/环氧树脂(GO/EP)复合材料,利用非等温结晶动力学,探讨了氧化石墨烯对环氧树脂体系非等温固化行为的影响,分析了环氧树脂和氧化石墨烯/环氧树脂在不同升温速率下的固化过程。结果表明,纯环氧树脂体系比氧化石墨烯/环氧树脂复合体系的固化表观活化能高,即氧化石墨烯对环氧树脂的固化具有促进作用。利用Kissinger方程、Flynn-Wall-Ozawa方程和Friedman-Reich-Levi方程分别求得的环氧树脂体系的固化表观活化能比氧化石墨烯/环氧树脂复合体系高3. 11、5. 56、5. 86 k J/mol。说明Kissinger、Flynn-Wall-Ozawa和Friedman-Reich-Levi方程均能较好地描述环氧树脂和氧化石墨烯/环氧树脂的固化过程。通过外延法求解的环氧树脂和氧化石墨烯/环氧树脂的理论凝胶温度分别为95. 171和90. 981℃,理论固化温度分别为41. 949和41. 343℃。

紫外光固化导电胶的制备及固化动力学机制

为研究紫外光固化导电胶的性能及固化机制,以银包铜粉、环氧丙烯酸树脂为原料制备固化胶,采用刮涂法将浆料涂覆到载玻片上,置于紫外光下固化获得导电涂层。对试样的微观结构、力学和电学性能进行表征,对固化体系的热行为及固化反应动力学机理进行了研究,并利用Kissinger和Grane模型计算固化反应的活化能和反应级数。研究结果表明:光辐射下导电胶层可快速固化;当填料含量为70wt%时,浆料达最低电阻率1.122mΩ·cm;填料含量75wt%时剪切值最大为57.4MPa;活性稀释剂含量为35wt%时,浆料具有最佳的固化速度和网联结构;固化反应过程中表观活化能为15.17kJ/mol,固化工艺为172.3℃→302.05℃→369.35℃,为一级固化反应;浆料在200℃以下具有较好的抗氧化性能。

Nano(FGP/h-BN)/IFR/EP复合材料固化过程动力学及热性能对比

将石墨(FGP)、氮化硼(h-BN)两种材料同时进行微波剥离,制备出Nano-FGP/h-BN复合物,再将其与环氧树脂/膨胀阻燃(EP/IFR)复合材料进行协效阻燃,制备出阻燃型EP复合材料。前期研究表明二元Nano-FGP/h-BN体系对EP复合材料的阻燃性能有所提升,为深入探究二元Nano-FGP/h-BN体系对EP复合材料的影响,研究了二元Nano-FGP/h-BN体系对EP复合材料的固化动力学以及热性能的影响。结果表明,添加了2%二元Nano-FGP/h-BN后,与EP/IFR复合材料相比活化能小幅度提升,室温下的储能模量提高了42%。

环氧树脂/氧化石墨纳米复合物的等温固化行为研究

用示差扫描分析仪(DSC)研究了氧化石墨(GO)对N,N,N',N'-四缩水甘油基-4,4'-二氨基二苯基甲烷环氧树脂(TGDDM)/4,4'-二氨基二苯基砜(DDS)体系的等温固化反应的影响,用X射线光电子能谱仪(XPS)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)研究了GO上存在的官能团及其对TGDDM/DDS体系固化行为的影响,用热失重分析仪(TGA)研究了天然石墨和GO的热力学稳定性.XPS、FTIR和TGA结果表明,GO上存在的大量羟基、羧基、环氧基等官能团能够影响环氧树脂的固化行为.DSC研究发现,环氧树脂/氧化石墨纳米复合物的固化反应属于自催化类型,随着GO含量的增加,达到最大反应速率的时间不断减小,初始反应速率不断增大,这说明GO对环氧树脂的固化反应有促进作用.Kamal模型计算得到的结果表明,随着GO含量的增加自催化反应初期阶段表观活化能E1先减小再增大,而自催化反应结束后表观活化能E2略微减小.经Kamal模型扩散控制函数修正后,整个固化过程中拟合得到的结果与实验数据相当吻合.以上结果说明,少量的GO对TGDDM/DDS体系的固化反应起着催化作用.