双(2,3-环氧环戊基)醚与芳香二胺的固化过程

本文用示差扫描量热法(DSC)、动态扭辮分析仪(TBA)对双(2,3-环氧环戊基)醚与芳香二胺的固化过程进行了研究。DSC扫描结果表明固化反应分两个阶段进行,对此两个阶段固化反应的机理进行了讨论。由TBA法测得的凝胶化时间对固化温度倒数作图符合Arrhenius关系式,但较高温度区与低温区的斜率却不相同。这一现象可能与体系在不同温度区所处的状态有关。最后,以实验数据绘出热固化相图,并作了简要讨论。     

4,5-环氧环己烷1,2-二甲酸二缩水甘油酯的固化行为

本文用动态力学扭辨分析法,研究4,5-环氧环己烷1,2-二甲酸二缩水甘油酯与间苯二胺的热固化动态力学行为。结果表明:固化过程分两个阶段进行,低于100℃时,交联反应主要在缩水甘油酯链的环氧基上进行;100—130℃时为酯链环氧基反应趋近完全和酯环环氧基反应速率逐步增大的过渡区;130℃以上固化时,酯环环氧基才明显地参与固化交联反应。从Arrhenius关系曲线求得本固化体系凝胶点前表现反应活化能为13.2kcal/mol。     

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。     

4,5-环氧环己烷1,2-二甲酸二缩水甘油酯/m-PDA固化体系的形态结构及动态力学行为

<正> 不少作者已对一般固化环氧树脂的形态结构作了研究。作者对4,5-环氧环己烷1,2二甲酸二缩水甘油酯(简称TDE-85)树脂固化行为研究的结果表明,由于TDE-85具有两种不同活性的环氧基,固化温度不同,两种环氧基参与开环交联反应程度不相同。本文在不同温度下采用SEM、TBA对TDE-85/m-PDA固化体系并研究其形态结构和相应的动态力学行为。以探讨TDE-85由于化学结构的特殊固化过程与形态结构间的关系。     

过氧化物引发交联聚ε-己内酯的研究

以过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,对聚ε-己内酯(PCL)进行交联,研究了过氧化物含量,交联温度和交联时间对交联反应的影响,较高的交联温度可以提高BPO引发交联反应的速率.采用DSC、WAXD和DMA等方法对交联后聚ε-己内酯的结晶行为、玻璃化转变、力学性能及其生物降解特性进行了研究.结果表明,交联PCL的结晶度下降,熔点降低,玻璃化转变温度降低,但结晶温度有所提高.交联PCL的断裂伸长率和杨氏模量均下降.但是仍具有完全的生物降解能力.     

2-乙基-4-甲基咪唑固化环氧树脂体系动力学模型

由2-乙基-4-甲基咪唑(2,4-EMI)固化双酚A二缩水甘油醚型环氧树脂(DGEBA)的等温差示扫描量热(DSC)实验结果发现固化反应分两阶段进行,催化聚合反应有一诱导期.由DSC测试结果求得催化聚合反应的速率常数.从反应机理出发,以诱导期为边界,建立两阶段的微观固化动力学模型.从扩散的角度在模型中引入临界固化度(αc)和扩散因子,进一步建立扩散控制固化动力学模型,对不同2,4-EMI含量和固化温度(Tc)的体系,计算得到αc.研究发现扩散因素对固化动力学影响较大,固化反应前期由化学动力学控制,后期由扩散因素控制;αc主要由体系的玻璃化转变决定,Tc越高,体系玻璃化转变时对应的固化度越大,cα越大.     

液态聚碳硅烷的固化反应动力学研究

选用过氧化二异丙苯(DCP)和偶氮二异丁腈(AIBN)分别引发含乙烯基液态聚碳硅烷(VHPCS)聚合。采用非等温差示扫描量热法(DSC)研究VHPCS/DCP、VHPCS/AIBN两种体系的固化反应动力学,通过Kissinger方程和Crane方程确定相关动力学参数,并由此得出体系的n级固化模型。同时通过β-T外推法确定体系的固化工艺温度,并对体系交联机理及产物热性能进行分析。研究结果表明:VHPCS/DCP、VHPCS/AIBN二体系的活化能分别为72.17kJ/mol、94.11kJ/mol,反应级数分别为0.92、0.93。β-T外推法确定:当升温速率为0℃/min时二体系的近似凝胶化温度均为55℃,峰值温度分别为110℃、107℃,终止温度分别为129.5℃、134℃。FTIR结果表明,VHPCS的交联固化主要是通过双键的自聚合实现,交联后样品的陶瓷产率有所提高。     

基于松香酸酐的环氧树脂体系固化动力学及TTT图绘制

研制了基于松香酸酐固化剂的生物质环氧树脂体系,采用全动态DSC法研究了树脂体系的固化反应动力学,通过半经验的唯象模型拟合得到了固化反应参数,活化能Ea为59.68 kJ/g,指前因子A0为1.28×1015s-1,反应级数n为2.483,由此建立了体系固化温度/时间/固化度间的关系;采用恒温DSC及DMA方法测试玻璃化转变温度,应用DiBenedetto经验方程拟合得到了玻璃化转变温度与固化度间的关系.应用锥板旋转黏度计测试了树脂体系不同温度下的凝胶时间,通过线性回归分析得到了凝胶时间与温度之间的关系.由唯象模型和DiBenedetto方程分别计算得到凝胶时的固化度为0.386,玻璃化转变温度为26.22°C.由上述工作绘制了基于松香酸酐生物质树脂体系的TTT(time-temperature-transition diagram)固化图,可确定树脂体系在不同温度任意时间下的状态.     

二甲基-二(3-乙炔基苯胺)硅烷的固化反应及其动力学

利用非等温差示扫描量热法(DSC)得到了二甲基-二(3-乙炔基苯胺)硅烷(DMEAS)的特征固化参数,采用Kissinger和Ozawa法计算得到DMEAS固化反应表观活化能(ΔE)分别为100.6、113.0 kJ/mol;通过FT-IR研究了DMEAS固化前后的结构变化,采用TGA分析了其固化物的耐热性。结果表明:DMEAS固化反应主要是乙炔基发生交联反应,形成空间网状结构;在氮气中,DMEAS固化物的热降解起始温度(Td5)为563℃,900℃时的质量残留率为84.0%。     

动态扭振法及其在环氧树脂固化过程研究中的应用

本文改进了动态扭振的橡胶硫化仪.通过测定不同温度下环氧树脂E51-咪唑体系的等温固化曲线上的凝胶化时间推算该体系的固化反应表观活化能为12.9千卡/摩尔.测定了E51-三乙醇胺体系在100℃下的等温固化曲线,推得反应是一级反应,在凝胶点时的反应程度为48.2％,与理论值50％相当接近.     

Chemorheological analysis and model-free kinetics of acid catalysed furfuryl alcohol polymerization

The complete curing of furfuryl alcohol (FA), was studied by chemorheological analysis and model-free kinetics under isothermal and non-isothermal modes. Polymerization of FA under acidic catalysis involves complex reactions, with several steps (such as condensations and Diels-Alder cycloadditions). To account for the polymerization complexity, kinetic analysis of DSC data was performed with a model-free isoconversional method. The obtained E(alpha)-dependencies were closely-correlated with the variation of complex viscosity during curing. Linear condensations are predominant during the early curing stage and are followed by two distinct stages of branching cycloadditions. Gelation and vitrification, identified by rheometric measurements, were associated with a decrease of the overall reaction rate that becomes controlled by diffusion of small oligomers. Before vitrification, the rate of crosslinking is limited by the mobility of longer polymer chains and diffusion encounters a large energy barrier due to the cooperative nature of the motions, leading to higher E(alpha) values.     

4,5-环氧环己烷1,2-二甲酸单丁酯单缩水甘油酯/m-PDA的热固化特征

本文叔述了4,5-环氧环己烷1,2-二甲酸单丁酯单缩水甘油酯(DME-47)/间-苯二胺(m-PDA)体系的热固化特征。结果表明,由于DME-47中羧酸缩水甘油酯型环氧基的反应活性远大于脂环环氧基。所以,DME-47/m-PDA体系固化反应明显地分两阶段进行。由TBA恒温固化动力学数据求得体系在100—160℃表观反应活化能E_α=13.9kcal/mol,在160—240℃E_α=16.6kcal/mol,根据实验数据按Arrhenius关系式推算,本体系在室温25℃下可以存放80天左右而不凝胶化,20℃下可存放120天左右。     

A vitrification and curing study by simultaneous TMDSC-photocalorimetry

The development of photopolymers was helped by the development of photocalorimetry, which is now a basic technique for the study of these materials. This work shows how to obtain vitrification times in single isothermal curing experiments by monitoring the reversing heat capacity along time in modulated temperature DSC–photocuring systems, overcoming the time-consuming problem of standard DSC. The effects of the light intensity and the isothermal curing temperature on the vitrification time of a photocurable system were evaluated. The results obtained at a given curing temperature with different light intensities indicate that the UV-light affects the molecular mobility hindering the vitrification process. The effects of the curing temperature on the vitrification time, the conversion at the vitrification time and the maximum conversion were also evaluated.     

含导电炭黑环氧树脂固化过程电测法

用电阻法测定了添加导电炭黑的环氧树脂固化过程。由于载流子是导电炭黑提供的电子,因而体系电阻率大大降低,测量方法得以简化,并使固化过程的测量可以一直进行,从而发现了环氧树脂固化过程存在着两个阶段:第一阶段,反映树脂粘度增加的电阻值上升;第二阶段,反映树脂密度增加的电阻值下降。     

脲衍生物对环氧树脂/双氰双胺固化体系潜伏性促进作用研究

本文用DSC、TBA、旋转粘度计等手段对一系列不同结构及不同取代基取代的脲衍生物对环氧树脂/双氰双胺固化体系的潜伏性促进作用作了考察。结果表明,其促进效果随脲的α位取代烷基碳原子数增加而减弱,而其β、γ位上的取代基团变换时对促进作用无明显影响。由此得出4,4-二(N,N-二甲基)脲二苯甲烷(简称M-二甲)和2,4-二(N,N-二甲基)脲甲苯(简称T-二甲)二种脲衍生物在本丈所考察的28种化合物中具有最显著的促进效果,其中T-二甲的促进活性略高于M-二甲,它们均可使上述固化体系的固化温度降至130℃左右,含有此促进剂的固化体系即使在30℃下贮存,其粘度保持基本不变的时间仍可达三个月以上。     

Isothermal curing of an epoxy resin by alternating differential scanning calorimetry

The quasi-isothermal curing of a diepoxide resin with a triamine of polyoxypropylene was studied by alternating differential scanning calorimetry (ADSC), which is a temperature modulated DSC technique. The complex heat capacity measurements allows to analyse the vitrification process at curing temperatures (T_c) below the maximum glass transition of the fully cured epoxy (T_g∞=85.8°C). Initially, the modulus of the complex heat capacity, |C^*_p|, increases until a maximum (conversion between 0.42 and 0.56) and then decreases. This step is followed by an abrupt decay of |C^*_p|, due to the vitrification of the system, which allows the determination of the vitrification time. This value agrees well with that determined by the partial curing method. The phase angle and out-of-phase heat capacity show an asymmetric wide peak during the vitrification process. The change in |C^*_p| at vitrification decreases with the increase of T_c becoming zero at temperature T_g∞. This epoxy-triamine system shows a delay of the vitrification process respect to other model epoxy systems probably due to the presence of polyoxypropylene chains in the network.

The decay of |C^*_p| during vitrification may be normalised between unity and zero by defining a mobility factor. This mobility factor has been used to simulate the reaction rate during the stage where the reaction is controlled by diffusion. The observed reaction rate is simulated by the product of the kinetic reaction rate, determined by the autocatalytic model, and the mobility factor.     

NEPE推进剂固化交联的流变学研究

采用动态流变学方法研究了硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂的固化历程. 结果表明, 推进剂固化初期(黏流态)的储能模量(G′)和损耗模量(G″)随时间增加缓慢增大, G′gel)缩短, 但推进剂在凝胶点和固化结束时的储能模量G′_gel(622~781 Pa)和G′_∞(831.1×10³~868.3×10³ Pa)的变化不大. 推进剂在固化初期(反应控制阶段)符合一级反应动力学关系, 推进剂的固化过程符合Hsich动力学模型, 由反应速率常数(k_c)、凝胶时间(t_gel)和特征松弛时间(τ)得到推进剂的表观反应活化能ΔE_c, ΔE_g和ΔE_τ分别为129.6, 122.1和120.6 kJ/mol.     

2－乙基－4－甲基咪唑固化环氧树脂的固化反应机理、动力学及其反应活性

本文应用ＤＳＣ和ＦＴＩＲ对２－乙基－４－甲基咪唑固化双酚Ａ二缩水甘油醚型环氧树脂体系的固化反应机理和２－乙基－４－甲基咪唑固化双酚Ａ二缩水甘油醚型、缩水甘油酯与脂环型环氧树脂体系的固化反应特征、动力学及其反应活性进行了研究．结果表明，双酚Ａ二缩水甘油醚型环氧树脂／咪唑体系的固化反应是分两步独立进行的，第一步是加成反应，第二步是催化聚合反应．缩水甘油酯与脂环型环氧树脂（ＴＤＥ－８５）／咪唑体系的固化反应过程也分两步进行，第一阶段反应主要是缩水甘油酯型环氧基进行的加成反应和催化聚合反应，第二阶段主要是脂环型环氧基进行的加成反应．各体系第一阶段的表现反应活化能均低于第二阶段活化能．当ＴＤＥ－８５型环氧树脂中引入缩水甘油醚型环氧树脂后，固化反应速率均较ＴＤＥ－８５环氧树脂单独固化时快．