双酚F及其环氧树脂的合成与性能研究

以苯酚、甲醛为原料,草酸催化合成双酚F,未经提纯的双酚F直接制备双酚F环氧树脂,并考察了合成的双酚F环氧树脂的力学性能。在双酚F合成阶段:n(苯酚)/n(甲醛)=10/1,n(甲醛)/n(草酸)=25/1,70℃,反应4h,得到的双酚F收率和选择性达80%以上;在树脂合成阶段:n(NaOH)/n(BPF)=2,70℃,醚化反应5h,闭环反应3h,制得的环氧树脂的环氧值达到0.59,粘度3.5Pa.s,树脂固化物具有优异的性能。

双酚F中同分异构体的比例对合成环氧化物性能的影响

双酚F环氧树脂以其低粘度、高电绝缘性、耐腐蚀性、粘接性好、固化物优异的机械性能特点在浇铸、灌封、结构修补胶以及液体传递模塑(RTM)等要求树脂具有低粘度的领域,具有广阔的应用前景。通过改变合成中苯酚与甲醛的摩尔比,获得了两种不同同分异构体比例的双酚F(BPF-a和BPF-b)并采用13C NMR方法进行了表征。研究了同分异构体比例对合成的对应环氧化物双酚F环氧树脂(BPFEP)/DDM体系固化反应特性的影响。在低于145℃,BPFEP-a/DDM与BPFEP-b/DDM凝胶时间存在明显差异,即BPFEP-b/DDM体系凝胶时间比BPFEP-a/DDM体系凝胶时间短,而高于145℃,两体系的凝胶时间没有明显差异,两体系的DSC曲线揭示了同样的规律。同样因同分异构体比例的影响,BPFEP-a/DDM体系的冲击强度、弯曲强度和模量高于BPFEP-b/DDM体系。

室温固化低黏度双酚F环氧树脂体系的研究

选择具有设计结构的固化剂和活性稀释剂,并研究其对体系性能的影响,确定了室温固化耐高温低黏度双酚F环氧树脂配方体系。该体系黏度低,凝胶时间较长,耐热性良好,力学性能优异。固化产物的T_g可达110℃以上,拉伸强度可达90 MPa,弯曲强度可达150 MPa。能够很好地适用于低温固化,中、高温使用的树脂基复合材料成型技术。

TG-siloxane改性BPFER/mXDA体系固化反应动力学与热性能

以1,3-二氨丙基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷(DSX)和环氧氯丙烷(ECH)为原料,利用相转移催化剂,合成双酚F环氧树脂(BPFER)改性剂N,N,N′,N′-四缩水甘油基-1,3-二氨丙基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷(TG-siloxane),并用FTIR、13 C NMR谱图对其结构进行了表征。对TG-siloxane改性BPFER/mXDA(间苯二甲胺)体系的固化动力学进行了研究。根据DSC曲线和Starink方程,得该体系表观固化活化能为51.52kJ.mol-1。用esták-Berggren模型求得不同升温速率下的表观因子、反应级数。动力学方程表明,升温速率对固化反应影响明显;所得方程用于预估反应进程时,与实测值吻合程度高。TG分析表明,TG-siloxane改性BPFER/mXDA体系固化物的耐热性能优于单纯BPFER/mXDA固化物。

双酚F及其环氧树脂的合成与性能研究

以苯酚、甲醛为原料,草酸催化合成双酚F,未经提纯的双酚F直接制备双酚F环氧树脂,并考察了合成的双酚F环氧树脂的力学性能。在双酚F合成阶段:n(苯酚)/n(甲醛)=10/1,n(甲醛)/n(草酸)=25/1,70℃,反应4h,得到的双酚F收率和选择性达80%以上;在树脂合成阶段:n(NaOH)/n(BPF)=2,70℃,醚化反应5h,闭环反应3h,制得的环氧树脂的环氧值达到0.59,黏度3.5 Pa.s,树脂固化物具有优异的性能。

DSX改性BPFER/2,4-EMI体系的固化反应特性与性能研究

采用1,3-二胺丙基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷(DSX)改性双酚F环氧树脂(BPFER)/2-乙基-4-甲基咪唑(2,4-EMI)体系。采用DSC研究BPFER/2,4-EMI/DSX体系的固化反应过程,并对树脂固化物进行了SEM、DSC、TG分析。结果表明,DSX改性BPFER/2,4-EMI固化物的力学性能明显提高;随DSX含量增加,材料的冲击断面趋于粗糙,韧性断裂特征逐渐明显;固化物的Tg有所下降,但当DSX含量为12.5%时,固化物仍具有良好的耐热变形性能。TG分析表明,固化物的起始热分解温度和400℃时的残余质量均逐渐提高,固化物的耐热性能明显改善。

不同环氧树脂与固化剂的耐性研究

本次试验通过测试双酚A环氧树脂与多元胺固化剂搭配制备环氧涂层清漆,试验了不同分子量的双酚A环氧树脂和不同种类的多元胺固化剂,以及不同用量的固化剂和不同类型附着力促进剂对漆膜性能的耐性影响。实验表明,E51型双酚A环氧树脂搭配脂环胺固化剂配制的涂层交联度最高,在耐热水、耐不同浓度的乙酸溶液、耐不同浓度的乙醇溶液效果最好。

2-羧乙基苯基次膦酸阻燃／固化环氧树脂

分别以2-羧乙基苯基次膦酸为添加型和反应型阻燃剂,研究了2-羧乙基苯基次膦酸对固化剂1618/环氧树脂固化体系产物热稳定性的影响和2-羧乙基苯基次膦酸对环氧树脂的阻燃/固化作用。结果表明:2-羧乙基苯基次膦酸对固化剂1618/环氧树脂固化体系热稳定性的提高没有明显作用;2-羧乙基苯基次膦酸对环氧树脂有较好的阻燃/固化作用,固化后可得到具有高透明度和良好热稳定性的环氧树脂,且阻燃等级可达到UL94-V0。

紫外光固化有机硅改性环氧丙烯酸酯树脂的制备及性能

通过双酚F环氧树脂(EP)和丙烯酸的开环反应合成双酚F环氧丙烯酸酯树脂(BPFEA),然后以苯基三乙氧基硅烷(PTES)为改性剂接枝改性双酚F环氧丙烯酸酯树脂,系统研究不同改性比例下有机硅改性环氧丙烯酸酯树脂(PTES-BPFEA)的力学强度、柔韧性、耐热性等性能的影响。在10%的改性比例下有机硅改性树脂的综合性能最好,树脂的断裂伸长率达到17.2%、柔韧性为1mm、铅笔硬度为6H,且树脂的吸水率较低,树脂的耐热性和耐碱性都得到增强。

预固化温度对两种双酚型环氧树脂固化放热的影响

以双酚A型环氧树脂和双酚A/F混合型环氧树脂为研究对象,采用真空灌注试验和差示扫描量热技术(DSC),探讨预固化温度对其固化放热的影响。结果发现,预固化温度越高,树脂固化达到放热峰值时间越短,峰值温度越高;同一预固化温度下,双酚A型环氧树脂达到放热峰值时间较短,峰值温度较高,双酚A/F混合型环氧树脂放热峰持续时间较长,放热温度变化较为平缓;预固化温度越高,两种双酚型环氧树脂的Tg值越高,同一预固化温度下,双酚A/F混合型环氧树脂Tg值相对较低。结果表明,不同预固化温度对两种树脂固化放热参数均有较大影响,研究结果为工业生产中双酚型环氧树脂的选择与应用提供了科学依据。

脲基潜伏性固化剂的环氧树脂体系的研究

为了制备环氧SMC片材专用树脂,采用双氰胺和有机取代脲类促进剂复配,并通过物理共混的方法,与双酚A类树脂(E51)、多官能团类环氧树脂和双酚F环氧树脂高速混合,制备脲基潜伏性固化剂的环氧树脂体系。采用凝胶化时间测试仪确定树脂体系的固化时间,在130℃固化时间为174s,并且没有爆聚现象发生。采用差示扫描量热仪(DSC)测试树脂体系的在130℃下玻璃化转变温度为120.2℃。采用万能材料试验机表征树脂体系的拉伸、弯曲和冲击力学性能,结果表明,三种环氧树脂混合后,浇筑件各力学性能较单一组分下浇铸件的力学性能有很大的提高。

含氮杂环二胺固化双酚F环氧胶粘剂的研究

以1,2-二氢-2-(4-氨基苯基)-4-[4-(4-氨基苯氧基)-苯基]-二氮杂萘-1-酮(DHPZ-DA)为固化剂,采用示差扫描量热法(DSC),TGA,红外光谱及剪切强度测试研究了双酚F环氧树脂/DHPZ-DA粘接体系固化行为及耐热性。由Kissinger和Ozawa方法计算得到固化体系的表观活化能分别为80.1 kJ/mol和84.3kJ/mol。由Crane方程求得的表观反应级数为0.93。该胶粘剂体系Tg>200℃,当双酚F环氧树脂与DHPZ-DA固化剂的物质的量比为10∶4时,其室温剪切强度与150℃老化24 h后的剪切强度均大于12 MPa,表现出良好的耐热性。