一种新型室温固化、耐高温环氧树脂体系及其性能

采用1-己基-3-甲基咪唑四氯化铁盐([C₆mim]FeCl₄)与混合胺复配室温(20 ℃)固化双酚A型环氧树脂E-51,并与其它脂肪胺类室温固化E-51体系在力学性能、热性能、耐老化性能方面的数据进行了比较,同时分析了[C₆mim]FeCl₄不同添加量对固化体系性能的影响,结果显示:[C₆mim]FeCl₄/混合胺复配室温固化E-51体系的室温拉伸强度可达90 MPa,高温(120 ℃)下也保持了良好的力学性能,热失重(5%)分解温度为310 ℃,200 ℃老化7 d后,拉伸强度为28 MPa,是一种可在高温下使用的新型环氧树脂室温固化体系。     

网络间含离子键的聚氨酯/接枝乙烯基酯树脂互穿聚合物网络 研究

分别以双酚-A型环氧树脂E-51和聚醚型环氧树脂E-46为原料合成了两种二乙胺-环氧树脂和加成多元醇(分别命名为AE-51,AE-46),将其和甲基丙烯酸一起用于合成聚氨酯/接枝乙烯基酯树脂(PU/接枝VER)互穿聚合物网络(IPN),使之在两个网络间形成离子键。实验结果表明,这类新型的IPN材料中两个网络间的互穿程度与相容性进一步提高,从而导致刚性的接枝VER对弹性的PU网络有更好的增强效果。DSC和FTIR的测定结果表明,在含AE-51的IPN中,由于离子键的作用使PU网络硬段的有序结构遭到很大程度的破坏,与AE-51和PU网络中的硬段以及VER网络有较好的相容性有关,因此这类IPN材料具有较好的力学性能。     

1-己基-3-甲基咪唑四氯化铁盐固化环氧树脂E-51的反应特性

采用差示扫描(DSC)量热分析法研究了1-己基-3-甲基咪唑四氯化铁离子液体([C₆mim]FeCl₄)与双酚A型环氧树脂E-51的固化反应。结果显示,由于[C₆mim]FeCl₄包含多级胺基结构,因此可以作为E-51的高温固化剂使用,其与E-51的反应包含两个阶段:第一个阶段的反应放热峰峰顶温度约在120 ℃,第二个阶段的反应放热峰峰顶温度会随着[C₆mim]FeCl₄用量的增加而发生变化。当[C₆mim]FeCl₄与混合胺复配成新型固化剂时,二者产生明显的协同效应。通过恒温DSC实验发现,复配体系与E-51的固化反应可以在室温下发生,表现为在30 ℃固化反应放热峰峰顶放热时间为5 min左右,且随着恒温固化反应温度的提高,峰顶放热峰时间会缩短。非等温动力学结果显示:复配体系与E-51的反应活化能为979 J/mol,仅是混合胺体系的17%左右。反应级数为0.5表明这一固化反应是无规反应。     

反相液相色谱法测定双酚A和苯酚

双酚A[4,4′-双(4-羟苯基)丙烷]是生产环氧树脂、聚碳酸酯、巨砜和改性酚醛树脂等高聚物的重要原料,此外,还大量用来制造涂料、粘合剂、橡胶防老化剂和农药杀菌剂等。 合成双酚A的主要原料是苯酚,因此,来反应的苯酚单体就成了双酚A产品中的主要杂质,为了随时掌握苯酚的转化率、监控产品质量,需要建立一种快速、灵敏、简便、准确地测     

芳基磺盐对不同类型环氧化合物的固化行为

通过 DSC法研究了 LEPB、双酚 A型环氧树脂 E-51和 TDE-85型环氧树脂与四种芳基碘钅翁盐的热固化行为及反应活化能。结果发现 ,双酚 A型环氧树脂固化反应的活化能较高 ,而 TDE-85的放热较集中。同时发现与酸酐固化剂相对照 ,本文中使用的 LEPB—固化剂体系的活化能 (78.66～ 1 0 2 .5k J· mol-1)普遍高于LEPB酸酐体系的活化能 (69.0 4～ 75.1 0 k J·mol-1)。     

基于儿茶酚交替共聚物的干湿态双高效胶黏剂材料

以多巴胺(DA)和双酚A型环氧树脂(BAER)进行氨基-环氧点击化学反应, 合成了儿茶酚功能化交替共聚物聚(多巴胺-alt-双酚A型环氧)[P(DA-a-BAER)]. 以FeCl₃为交联剂, 研究了交联剂用量对聚合物在干态及水下环境中黏接性能的影响. 结果表明, 该聚合物可以在干态及水下环境中对多种基材进行黏接. 以不锈钢基材为例, 在干态条件下, 当Fe³⁺与儿茶酚基团的摩尔比为1:3 时, 黏接强度最高, 为(3.03±0.68) MPa; 在水下环境中, 当Fe³⁺与儿茶酚基团的摩尔比为1:6 时, 黏接强度最高, 为(0.65±0.10) MPa. 拉曼光谱(Raman)和紫外-可见光吸收光谱(UV-Vis)分析结果表明, Fe³⁺与儿茶酚基团可通过配位交联和氧化交联的方式增大胶体强度, 从而提高黏接强度.     

氢化双酚A型环氧树脂的固化动力学

将氢化双酚A与环氧氯丙烷反应合成了氢化双酚A型环氧树脂(HBPA-EP),产物分别用多元胺类或酸酐类固化剂固化,利用差示扫描量热分析(DSC)对固化反应特性进行了研究,得到了相应的固化条件、固化反应活化能和固化反应动力学方程等.结果表明,当分别采用1,3-环己二甲胺、液态聚酰胺、顺式六氢苯酐、甲基六氢苯酐固化HBPA-EP(环氧值为0.45)时,其固化条件分别为100℃、2h,145℃、4h,90℃、2h,120℃、4h,130℃、2h,150℃、4h,140℃、2h和160℃、4h,用这4种固化剂进行固化反应的表观活化能分别为50.62、56.88、74.56 kJ/mol和68.36 kJ/mol,其反应级数分别为0.886、0.901、0.915和0.905.     

超高效液相色谱-质谱法测定环氧树脂粘结剂中双酚A

提出了环氧树脂粘结剂中双酚A的超高效液相色谱-质谱测定方法。样品用乙醇超声提取后,离心分离,取上清液过0.22μm有机滤膜,滤液经ZORBAX SB-C18色谱柱分离,用不同比例的水和乙腈的混合溶液作为流动相梯度淋洗,采用电喷雾负离子源,多反应监测模式。双酚A的质量浓度在2～1 000μg.L-1范围内与其峰面积呈线性关系,测定下限(10S/N)为0.5mg.kg-1。以空白环氧树脂粘结剂为基体,进行加标回收试验,测得回收率在89.3%～93.2%之间,测定值的相对标准偏差(n=6)在1.8%～3.3%之间。     

高效液相色谱法测定环氧树脂粘接剂中的双酚A

建立了进出口建筑用环氧树脂粘接剂中双酚A的高效液相色谱-荧光检测法。对提取方法和色谱条件进行了研究,结果表明采用乙醇超声提取样品15min可获得良好的提取效果。以乙腈和水为流动相,采用梯度洗脱可消除样品的基质干扰。方法对环氧树脂粘接剂中双酚A的定量限(LOQ)为0.5 mg/kg,在2～4000 ng/mL范围内,线性相关系数为0.9996。在5个添加水平下回收率在89.1%～100.8%之间。     

氨丙基封端聚氰丙基甲基硅氧烷改性环氧树脂——两相相溶性及表界面形态研究

本文针对聚二甲基硅氧烷改性环氧树脂相溶性太差,性能不够理想等问题,提出用氰丙基替代部分甲基以减小聚硅氧烷与环氧树脂的溶度参数差,改善两相的相溶性。采用氨丙基封端的聚氰丙基甲基硅氧烷低聚体(表1)单独或与二乙烯三胺(固化剂)一同与双酚A环氧树脂反应,合成了一系列不同聚硅氧烷分子量和重量百分比的样品(表2)。并用示差扫描量热计(DSC)、动态力学谱(DMA)、光电子能谱(XPS)、接触角仪、扫描电子显微镜(SEM)、电子拉力试验机对其进行研究。结果表明在聚硅氧烷软段中引入氰丙基可提高两相的相溶性并使增韧效果明显改善。     

几种聚醚胺改性蒙脱土对环氧树脂固化过程的影响

首先制备了五种聚醚胺改性蒙脱土(MMT), 并将这五种聚醚胺改性蒙脱土加入到双酚A 型环氧树脂E51 和聚醚胺D400体系中, 采用差示扫描量热法(DSC)考察了五种聚醚胺改性MMT对环氧树脂升温固化进程的影响. 随后, 优选一种EP/MMT 混合体系即EP/D400-T500-MMT 混合体系, 系统地研究了该体系与纯环氧树脂体系在130, 140, 150 及160 ℃等几个温度下的等温固化过程, 考察了等温固化时间对固化度和固化度变化速率的影响以及固化度与固化度变化速率之间的关系, 并利用Kamal 模型进行拟合计算了固化动力学参数. 研究结果表明, 与纯环氧树脂相比, 几种聚醚胺改性MMT 的固化放热峰均向高温迁移, 同时聚醚胺D400 协同插层MMT 降低了高分子量聚醚胺插层MMT 所导致的环氧树脂DSC 曲线的畸变情况; EP/D400-T500-MMT 混合体系和纯环氧体系的等温固化反应过程符合Kamal 模型;在相同的固化温度下, EP/D400-T5000-MMT 混合体系的反应速率常数k₁ 和k₂ 值以及反应级数m 均比纯EP 体系小, 而反应级数n 以及总反应级数m+n 值比纯EP 体系大, 表明两种聚醚胺协同插层的改性蒙脱土D400-T5000-MMT 的加入降低了环氧体系固化反应速率. 另外, EP/D400-T5000-MMT 混合体系的活化能E_a1 和E_a2 与纯EP 体系的相比也略有升高.     

聚氨酯/环氧树脂互穿网络硬质泡沫塑料反应过程和微观结构

聚氨酯／环氧树脂互穿网络(PU／EPIPN)硬泡中异氰酸根的消耗速度较纯PU硬泡高，是由于环氧树脂的固化荆同时也是异氰酸根反应的催化荆。而PU／EP IPN硬泡中环氧基的反应速度和反应程度均较纯EP网络低，归因于互穿网络对基团扩散的阻碍。在互穿网络硬泡形成过程中，存在环氧开环中所新产生的羟基与异氰酸根的反应、大分子多元醇中羟基与环氧基的反应以及异氰酸根与环氧基形成嗯唑烷酮的反应三种形成网络间的化学键的途径。同时由于PU／EPIPN硬泡高度的交联，使得IPN硬泡中两个网络具有良好的相容性。动态力学性能表明所有IPN样品都只有一个玻璃化温度。透射电镜表明IPN样品无明显的相界面。     

Reinforcing epoxy resin through covalent integration of functionalized graphene nanosheets

A chemically converted graphene/epoxy (EP) resin nanocomposite has been developed through the use of the functionalized graphene nanosheets (FGNs). The FGNs were prepared via the reaction of amines with alkylcarboxyl groups attached to the graphite oxides in the course of a dicarboxylic acid acyl peroxide treatment. FGNs/EP composites were prepared by dissolving the FGNs in organic solvent followed by mixing with EP and curing agent. In this composite, the FGNs were able to create molecular entanglement with EP matrix by taking advantage of the reactions between amine groups of FGNs and EP groups of EP, thus the FGNs could be covalently integrated into the EP matrix and became part of the cross‐linked network structure rather than just a separated component. Great enhancement in the mechanical properties of the epoxy composite, such as the ultimate tensile strength and toughness, had been achieved with small loading (0.1 wt%) of FGNs by 17.0% and 262.2%, respectively. However, the FGNs reinforced EP composites showed a slight decrease in glass transition temperature (Tg). Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

环氧蓖麻油合成条件优化

在无溶剂条件下制备环氧蓖麻油,对参加环氧化反应的有机酸和催化剂进行选择,研究了反应时间和反应温度对产物环氧值的影响。通过正交实验对环氧化合成条件进行优化,结果表明,蓖麻油／乙酸／双氧水／磷酸（质量比）=1：0．15：0．8：0．01,反应温度50℃,反应时间3h,所得产品环氧值达6．95％,采用FT-IR和1HNMR方法对产品进行了表征。整个过程操作简单,反应时间短,反应条件温和。     

卡拉胶包覆APP微球阻燃水性环氧树脂

以氯化钡提纯k-卡拉胶, 经过氧化氢降解, 通过反相乳液聚合的方式制备了一系列卡拉胶包覆聚磷酸铵(APP)阻燃微球(k-CM/APP); 将其加入到水性环氧树脂(EP)中, 制备了3种钢结构防火涂层EP2, EP3和EP4. 利用红外光谱(IR)、 扫描电子显微镜(SEM)及元素分析(EDS)对k-CM/APP的结构及形貌进行了表征. 利用极限氧指数(LOI)、 垂直燃烧(UL-94)、 背温测试法、 热重分析(TG)、 锥形量热(CONE)、 附着力测试、 IR和SEM等方法分析了涂层的阻燃、 隔热及力学性能. 结果表明, k-CM/APP(3/1)球形结构完整, 800 ℃时的残炭量高达59.5%. 与其它阻燃涂层体系相比, 添加了k-CM/APP(3/1)的EP3防火涂层的极限氧指数达到28.5%, UL-94达到了V-0级, 60 min防火涂层耐火温度为253 ℃. 相比于纯EP涂层, EP3涂层的热释放速率峰值降低了58.26%, 总热释放量降低了20.84%, 附着力达到8.74 MPa.     

Direct diazotization of graphite nanoplatelets with melamine and their favorable application in epoxy resins

The ease of undesirable agglomeration and a low efficiency are two problems that restrict the application of graphite nanoplatelets (GNPs) in epoxy resins (EP). Herein, a new strategy with melamine (MEL) as the precursor to functionalize GNPs chemically, which form a bonding layer that is compatible with epoxy matrix, is reported. The MEL fragments with secondary amine groups were grafted uniformly on the GNPs surface by covalent junctions to exploit the diazonium chemistry. This behavior led to a better dispersion and a stronger interaction with the epoxy matrix and resulted in an enhanced glass transition temperature and bending strength, compared with the pure EP. When only 1 wt% functionalized GNPs (f‐GNPs) was used, the Tg of the modified EP raised of about 15°C compared with pure EP, and the bending strength increased by approximately 39%. The dielectric constant of the EP with f‐GNPs was impacted slightly, and the dielectric loss decreased. At 10⁵ Hz, the dielectric loss of the EP with 1 wt% f‐GNPs decreased by approximately 11% compared with pure EP. Therefore, diazotization modification of the GNPs is a useful approach to improve the compatibility in nanoparticle networks.     

新型水性环氧树脂的合成研究

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为改性剂,过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,通过溶液聚合,使环氧树脂获得水分散性。以改性环氧树脂的收率、粒径分布、反应体系酸值随时间的变化为指标,对反应历程进行了推断,并对改性产物的结构进行了红外光谱分析。结果表明,在整个反应中,AMPS与环氧树脂主链接枝反应和与环氧树脂的环氧基团的开环反应同时进行。高聚物收率可达76.72%,体系中的环氧基团约70%被保留下来。改性环氧树脂体系不需中和即可分散于水中。     

A vanillin-derived flame retardant based on 2-aminopyrimidine for enhanced flame retardancy and mechanical properties of epoxy resin

In order to give epoxy resin good flame retardance, a novel bio-based flame retardant based on 2-aminopyrimidine (referred to as VAD) was synthesized from renewable vanillin as one of the starting materials. Its structure was confirmed by NMR and mass spectra. The epoxy resins containing VAD were prepared by utilizing 4,4-diaminodiphenylmethane (DDM) as a co-curing agent, and their flame-retardant, mechanical and thermal properties and corresponding mechanisms were studied. VAD accelerated the cross-linking reaction of DDM and E51 (diglycidyl ether of bisphenol A). 12.5 wt% VAD made the epoxy resin achieve UL-94 V-0 rating and its limited oxygen index (LOI) value increase from 22.4% to 32.3%. The cone calorimetric testing results revealed the decline in the values of total heat release (THR) and peak of heat release rate (pk-HRR) and the obvious enhancement of residue yield. A certain amount of VAD enhanced the flame inhibition, charring and barrier effects, resulting in good flame retardance of the epoxy resin. Furthermore, the tensile strength, flexural strength and flexural modulus of the epoxy resin with 12.5 wt% loading of VAD were 6.5%, 14.9%, 15.2% higher than those of EP, indicating the strengthening effect of VAD. This work guarantees VAD to be a promising flame retardant for enhancing the fire retardancy of epoxy resin without compromising its mechanical properties.     

含芳基噻唑基团环氧树脂材料的制备及热性能

制备了一种含芳基噻唑基团热稳定环氧树脂材料(TDABZ),通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)对其结构进行了表征,采用热重分析-微熵热重分析(TGA-DTG)计算了TDABZ的热分解动力学参数,利用热重分析(TGA)和动态热机械分析(DMTA)探讨了TDABZ的耐热性能。 结果表明,TDABZ通过TGDDM结构中的环氧基团与混合固化剂(DDS和2-ABZ)结构中的活泼氢反应,在较低的温度下就能完全交联固化。 通过Kissinger和Ozawa方法求得TDABZ的热分解活化能分别为205.5和221.9 kJ/mol。 TDABZ固化物具有优异的耐热性能,双悬臂梁法测得的玻璃化转变温度(T_g)达到242.3 ℃,在N₂气气氛下失重5%对应的温度(T_d5)为340.2 ℃,最大失重速率对应的温度(T_dmax)为395.5 ℃,600 ℃的质量保留率为24.1%,显著提高了环氧树脂的热稳定性能,拓宽了其应用领域。     

一种液晶环氧增韧环氧树脂的研究

环氧树脂具有优异的机械性能 ,耐高温以及良好的加工工艺性 .被广泛用于机械、航天、船舶等领域 .由于环氧树脂固化后断裂延伸率小 ,脆性大 ,使其应用受到了一定的限制 .为此 ,国内外学者对环氧树脂进行了大量的改性研究工作 .用含有“柔性链段”的固化剂固化环氧 ,在交联网络中引入柔性链段[1] ;在环氧基体中加入橡胶弹性体[2 ] 、热塑性树脂[3 ,4] 、液晶聚合物[5,6] 等分散相或用热固性树脂连续贯穿于环氧树脂网络中形成互穿、半互穿网络结构[7] ,以改善环氧树脂的韧性 .本文采用液晶环氧化合物原位复合增韧环氧树脂 ,考察了液晶环氧对环…