低温养护对环氧树脂基砂浆早期性能的影响及机理

环氧树脂基砂浆是一种快速修补材料,为研究低温养护条件对环氧树脂基砂浆工作性能及早期力学性能的影响,构建了全过程低温环境,分别进行了抗压强度、抗折强度、流动度、凝结时间以及内部温度测试,分析了环氧树脂基砂浆的微观结构。结果表明:环氧树脂基砂浆性能受养护温度影响较大,当养护温度为0℃时,流动度仅为112 mm,但随着温度升高流动度增长较快;低温养护使得砂浆内部热效应减弱,延缓了凝结时间;早期强度也损失显著,0℃时,砂浆养护1 d才形成强度,说明低温环境大大减慢了体系的固化速度。微观分析表明低温养护导致砂浆内部结构疏松,裂缝及孔隙增多,说明固化反应不完全,从而降低了砂浆的性能。当养护温度为20℃时,砂浆内部结构较为致密,宏观结构也表现出较高强度。

中温固化有胶挠性覆铜板的研制

研究了一种中温固化有胶挠性覆铜板(FCCL)的配方及工艺,并考察了E-51环氧树脂、多官能环氧树脂对FCCL性能的影响。研究结果表明,在配方中添加E-51环氧树脂可以有效提高胶黏剂的流动性,从而改善涂胶聚酰亚胺(PI)膜的压合性,减少压合铜箔后所产生的气泡,但是配方中添加E-51环氧树脂会缩短胶水的适用期;当多官能环氧树脂用量超过15%时,固化后的胶黏剂脆性变大,当固化温度≥90℃时,FCCL的性能趋于稳定。对比测试结果表明,制备的中温固化FCCL的基本性能与生益科技常规产品SF305基本相当,可满足挠性印制电路板(FPCB)的应用要求。

风电混塔用环氧拼接胶在低温下的应用性能研究

自制改性胺固化剂B1与环氧A1组份搭配使用,研究不同的胶体温度对风电用环氧拼接胶施工性能及压缩强度的影响,以及不同改性胺固化剂与不同A组份搭配使用时,风电用环氧拼接胶的施工性能及压缩强度。结果表明:当自制改性胺B1作为固化剂与A1复合使用,并维持胶体温度在20、25℃时,风电用环氧拼接胶具有较好的施工性能和压缩强度;因此建议冬季环境温度在-10~-7℃时,将风电用环氧拼接胶A、B组份升温至20℃再混合使用,此时风电用环氧拼接胶的对粘弯曲性能符合T/CECS 10080—2020的要求。当环氧A4组份与自制改性胺固化剂B1复合使用时,室温调节30 min后,风电用环氧拼接胶的7、14 d压缩强度分别为56.5、71.9 MPa;与B3复合使用时,其7、14 d压缩强度分别为61.2、68.2 MPa,14 d强度低于自制改性胺固化剂B1。

大型风电叶片用低放热灌注环氧树脂的研制

随着风电叶片往大型化的方向发展以及风电叶片生产提速的需求,传统的灌注环氧树脂由于放热温度过高,往往会引起叶片的局部质量缺陷。针对这一问题,开发了一种适用于大型风电叶片的低放热快速固化环氧树脂体系。这里将开发的低放热环氧树脂体系的固化放热情况,固化速度和标准灌注环氧树脂进行了比较,结果表明,低放热环氧树脂反应焓和放热温度都明显低于标准环氧树脂。反应焓降低了129 J/g,放热温度显著降低。固化时间有所缩短,文章还对该树脂的其他工艺性能、浇铸体性能和复合材料性能进行了全面表征,结果是树脂的力学性能有小幅提高,综合性能满足大型风电叶片的要求。该树脂体系已成功应用于100 m级大型风电叶片上。

室温快速固化环氧树脂固化剂的制备及性能研究

针对环氧树脂在室温下固化时间长、效率低的问题,文中采用硫脲、乙二胺、DMP-30制备了能使环氧树脂E-51涂层在室温下快速固化的环氧固化剂(TED),探究了原料比、反应温度、反应时间等反应条件对其固化效果的影响,对产物结构、胺值、黏度、固化时间和热稳定性进行表征。研究结果表明:当原料比n(硫脲)∶n(EDA):n(DMP-30)为1.2∶1.0∶1.2,反应温度为120℃,反应时间为42 min时,TED黏度为56 800 MPa·s,涂层可在45 min内快速固化,达到室温快固化效果;当温度达到80℃,TED固化剂开始分解,温度达300℃时,固化剂失重50%,其热稳定性能较好。

浇注型环氧树脂基耐高温中子屏蔽复合材料

提出“自驱动梯度升温”概念,研制了一种耐高温,且综合性能优异的环氧树脂基中子屏蔽复合材料。通过反应动力学研究,确定基体为混合多官能度缩水甘油胺环氧树脂和混合改性酚醛胺固化剂,基体中高反应活性树脂体系固化反应放热触发低反应活性树脂体系的固化反应,实现了室温浇注工艺条件下,高性能环氧树脂无外部热源输入即可固化成型,制备耐高温中子屏蔽材料的目的。在基体材料分子结构中刚/柔性基团的匹配、体系复杂相态下的传热和功能填料的筛选等几方面研究基础上,最终得到了玻璃化转变温度(T_(g))>150℃、负荷热变形温度>150℃、快中子屏蔽系数(^(252)Cf,40 mm)>2.5、热中子屏蔽率(^(252)Cf,40 mm)>99.98%、物理机械性能优异的中子屏蔽复合材料。该材料在服役工况苛刻的核辐射二次屏蔽领域具有现实应用场景。

丙烯酸酯改性胺固化剂对环氧树脂防火涂料玻璃化转变温度及性能的调控

文中利用Michael加成反应得到了不同碳链长度的丙烯酸酯改性三乙烯四胺固化剂,并将其用于制备环氧树脂基膨胀防火涂料。采用核磁共振氢谱对所得改性固化剂进行了表征;差示扫描量热分析证明,将不同碳链长度的丙烯酸酯结构引入固化剂分子中可以有效对环氧树脂交联体系的玻璃化转变温度进行调节(玻璃化转变温度在41.4~101.5℃之间变化);采用热失重分析和极限耐火测试对防火涂料的防火效果进行了测试;采用扫描电镜对耐火测试后炭层的微观形貌进行了分析。结果表明,涂料的防火性能与固化剂的种类即固化体系的玻璃化转变温度密切相关,当采用丙烯酸十二烷基酯改性三乙烯四胺为固化剂时,固化环氧树脂的玻璃化转变温度为87.6℃,其防火涂料的极限耐火时间最长,达到43.2min,膨胀倍率为12,拥有致密、连续的炭层结构,其平均孔径为1.75μm。同时,丙烯酸酯改性三乙烯四胺制备的环氧漆膜的耐紫外老化性能和韧性都得到了提高。

农业机械维修用环氧树脂胶粘剂的研制

以端氨基液体丁腈橡胶(ATBN)和表面硅烷偶联化处理的铝粉为改性剂,制备了用于农业机械快速修复的环氧树脂胶粘剂。考察了铝粉用量、ATBN用量对胶粘剂粘接性能的影响。研究结果表明:环氧树脂胶粘剂的适用期随着铝粉的增多不断延长,随着铝粉用量或ATBN用量的不断增加,胶粘剂对铝合金的粘接强度呈现先升高后降低的趋势。当改性铝粉和ATBN用量分别为20和15份(相对于环氧树脂质量100份而言)时,环氧树脂胶粘剂的综合性能相对较好,其适用期为37 min,拉伸剪切强度和浮辊剥离强度分别为29.5 MPa和5.4 kN/m。该胶粘剂具有优异的耐介质性能和耐热性能,不仅可用于农业机械的日常维修保养,还可用于其他领域多种金属材料和非金属材料的结构粘接。

潜伏性改性咪唑低温固化剂/环氧树脂体系的性能

为探明一种新型潜伏性改性咪唑低温固化剂M-10用于固化高性能环氧树脂体系的性能,进一步在低温固化预浸料上的应用积累基础数据,采用差示扫描量热分析、动态热机械分析、浇注体力学性能测试等方法研究了固化剂用量及后处理温度对潜伏性低温固化环氧树脂体系的固化特性、力学性能、耐热性和室温适用期等性能的影响。结果表明,当固化剂用量为5%时,树脂体系短时间内无法实现低温快速固化;当固化剂用量为10%和20%时,树脂体系均可实现低温快速固化,经80℃/4 h固化和80℃/4 h的后处理工艺过程,固化度均能达到90%以上,已能够实现较高程度的固化,两者的力学性能及玻璃化转变温度(Tg)也基本保持相当。高温后处理工艺过程可使低温固化浇注体的Tg明显提高,力学性能提高不明显,甚至有所降低。当固化剂质量分数为10%时,固化工艺参数为80℃固化4 h并经170℃/4 h高温后处理,树脂体系具有最优的综合力学性能和耐热性,拉伸强度和Tg分别为48 MPa和140℃。该固化剂是一种性能优异的潜伏性低温固化剂,与环氧树脂混合后体系的室温适用期超过35 d,有望进一步应用于低温固化预浸料的制备。

低温高面密度碳纤维/环氧树脂预浸料真空成型固化工艺研究

为解决风电预浸料真空成型成本高、铺贴过程中存在褶皱鼓包、固化过程中厚度方向温度场不均匀等问题,对低温高面密度碳纤维/环氧树脂预浸料的真空袋成型工艺进行研究,制备碳纤维复合材料板材,研究固化温度和时间、升温速率、真空度对复合材料质量的影响。结果表明:采用95℃恒温120 min、升温速率小于或等于1℃/min固化工艺制备的≥20 mm超厚复合材料板,内部质量佳,可满足风电行业无损检测质量要求。采用低成本国产碳纤维和环氧树脂体系制备的预浸料可实现真空成型超厚制件制备,为新能源领域中的大型构件研制提供低成本材料解决方案。

固化温度对道路补修用环氧树脂胶拉伸强度的影响研究

使用E-51型环氧树脂、T31型固化剂、三种稀释剂等材料,对道路补修用环氧树脂胶试样进行制备。通过力学测试设备,测试不同固化温度对环氧树脂胶拉伸强度的影响。研究结果表明:(1)固化温度超过正常工作温度时,试样胶体会产生大量气泡,这些气泡会消耗胶体能量,增大环氧树脂胶的断裂伸长率,降低环氧树脂胶的抗拉伸强度。当固化温度为105℃时,胶样本的抗弯强度为90.6 MPa,抗压强度为128.9 MPa,此时试样力学性能较好。(2)固化温度越高,可提高试样粘接性能,但是过高的固化温度,会使胶体出现过固化现象,导致胶层比较脆弱,降低试样的T型剥离强度。当固化温度为85℃、固化时间为160 min时,试样粘接强度最佳,且添加CYD660型稀释剂可有效提高环氧树脂胶的力学性能。

环氧树脂/酸酐体系的固化冷却工艺研究

利用差式扫描量热法和凝胶化试验,并借助外推法确定环氧树脂/酸酐体系样品的阶梯固化工艺。采用索氏萃取器方法,研究现有固化工艺和阶梯固化工艺以及现有冷却工艺和缓慢冷却工艺对体系的固化度的影响。结果表明:该体系的反应温度范围为79℃~193℃,固化温度范围为108℃~148℃,固化的峰顶温度为132℃。由此确定的阶梯固化工艺为:0.5 h内由室温升温至(110±2)℃,保温1 h;15 min升温至(130±2)℃,保温3 h;15 min升温至(150±2)℃,保温3 h。阶梯固化工艺、缓慢冷却工艺较现有固化工艺、现有冷却工艺均能提高环氧树脂体系的固化度。以阶梯固化工艺固化、缓慢冷却工艺冷却得到的环氧树脂体系的固化度可达到98.43%。

预浸料用中温固化树脂体系固化性能的研究

文章采用平板拉丝法及动态差示扫描量热法(DSC)分别研究了3种有机脲促进剂对环氧树脂/双氰胺树脂体系固化特性的影响,从分子结构及固化机理的角度阐述了3种促进剂树脂体系固化差异性的根本原因,并得出以下结论:3种促进剂都能满足预浸料用树脂体系中温固化的要求,即在120.00℃时都能开始快速反应;促进剂的反应活性与促进剂熔点和氮原子上氢原子的反应活性及其含量有关;随着升温速度的加快,3种树脂体系都出现放热峰向高温区域移动及放热峰变宽的现象,主要是因为固化过程是固态物质溶解和化学反应同步进行,传热和溶解存在延迟现象,同时因化学反应导致分子质量增加、黏度增大,阻碍了固化剂和促进剂的溶解。

固化温度对环氧树脂固化物性能的影响

制备了以叔胺为末端基的超支化聚酯为主要成分的潜伏型环氧树脂固化剂,用于双酚A型环氧树脂的固化。通过差示扫描量热仪(DSC)研究不同固化温度下的固化情况,确定了合理的固化工艺。研究了不同固化温度条件下环氧树脂固化物的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、动态力学性能和样品断面的形貌。结果表明,低温固化的材料具有更好的综合性能。80℃固化物具有最优异的各项性能,含超支化结构的固化剂具有一定的潜伏性,同时显著提高了环氧树脂固化物的韧性。

中温热熔预浸料用环氧树脂及其固化体系的研究进展

本文综述了中温热熔预浸料用环氧树脂体系,包括国内外基体树脂及固化体系的发展现状;分析了粘度对基体树脂的影响规律、固化剂和促进剂的匹配、催化剂的选择等;重点介绍了脲类衍生物和咪唑两类固化促进体系的进展;表明环氧树脂热熔预浸料研制的技术关键是选择合理的树脂体系组合,有较长潜伏期的固化剂和促进剂的匹配及合适的催化剂。

混合型固化剂对环氧树脂室温和低温力学性能的影响

研究了一种刚性和柔性胺混合型固化剂(芳香胺DETD和聚醚胺D-400)固化环氧树脂浇铸体的力学性能、材料断裂表面的微观形貌和玻璃化转变温度等性能。结果表明:当D-400加入量占固化剂总量的40%时,其室温拉伸强度呈现最大值,为82.52 MPa,弹性模量为2.30 GPa,与未加D-400的体系相比分别提高了6.3%和14.4%,其低温冲击强度提高了14%。对冲击断面形貌进行扫描电子显微分析表明:D-400的加入致使断口形貌变得粗糙,抗开裂能力得到提高。热分析实验结果显示,体系的玻璃化转变温度随着D-400含量的增加而降低。此外,还探讨了环氧树脂体系低温增韧机制。

低粘度环氧树脂浇铸体性能与固化度的关系

采用DSC方法对低粘度环氧树脂基体进行了固化度分析,并研究了环氧树脂浇铸体的拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量和热变形温度与固化度之间的关系。结果表明,浇铸体的最高强度不与最高固化度同步出现,但热变形温度随固化度的增加而升高。

中温固化环氧树脂基体研究进展

阐述了在降低复合材料成本和提高复合材料性能方面 ,中温固化环氧树脂基体研制的重要性和必要性。根据用途的不同 ,从预浸料和湿法成型两个方面综述了中温固化环氧树脂基体的研究概况 ,并设想了该类基体在未来可能的研制途径。

湿法缠绕用次中温固化的环氧树脂配方

采用自制改性液态芳香胺制得一种低粘度次中温固化环氧树脂体系 ,通过不同升温速率下的固化过程DSC扫描 ,研究了该体系的固化反应动力学 ,并据其优化了体系的固化制度。结果表明 ,该体系的表观固化反应活化能为 38.5 4kJ/mol,反应级数为 0 .84。固化度和FT -IR测试表明 ,体系可在 90℃的次中温环境中达到固化完全。体系综合性能优良 ,可满足复合材料湿法缠绕成型对高性能树脂基体的要求。

中温固化环氧树脂基体的研究

本文研制了一种中温固化环氧树脂基体，对其反应性、反应动力学、反应机理以及浇铸体和复合材料的性能进行了研究。