动态扭振法对HTPB/TDI体系固化过程的研究

采用动态扭振法研究HTPB/TDI体系的固化过程,获得体系在80,90,100,110℃下时扭矩随固化时间变化关系,发现HTPB/TDI的固化过程分为3个阶段:第1个阶段为液态到凝胶点阶段;第2阶段为凝胶点到高弹态阶段;第3阶段为硬化点到固化终点阶段.根据Flory凝胶化理论计算得到HTPB/TDI体系在TPB催化时固化反应活化能为1.58 kJ/mol,与傅里叶变温红外法根据Arrhenius公式求得的41.98 kJ/mol基本一致.通过ATR漫反射红外对HTPB/TDI胶片进行氢键分析,证实的确发生动态扭振法所得到的固化第3阶段.      

不同硬段型水性聚氨酯胶黏剂的合成和性能比较

 用异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）/甲苯二异氰酸酯（TDI）、聚醚二元醇（N210）、二羟甲基丙酸（DMPA）为原料,采用两步法合成了不同硬段型聚氨酯预聚体,并用含三乙胺的去离子水中和乳化,乙二胺扩链,得TDI型和IPDI型水性聚氨酯（WPU）胶黏剂。通过红外、黏度、热重等分析方法,对不同硬段型WPU乳液、胶膜进行了结构和性能考查,对异氰酸酯基（NCO）含量进行定量、定性分析。结果表明,随着反应的进行NCO含量逐渐减少,至200min时基本达到理论值。当DMPA含量分别为3.0%（W/W）和8.0%（W/W）时,得到的TDI型和IPDI型WPU稳定、透明、耐溶剂性相对较好;此条件下的黏度分别为2000和6950mPa·s;两者的热稳定性都较好,起始分解温度分别达到350.8和295.0℃;IPDI型WPU机械强度高,拉伸强度为3.37MPa。综合比较各种性能,IPDI型WPU胶黏剂相对较佳。     

PBT聚醚聚氨酯不同活泼氢组分固化体系研究

以3, 3-双叠氮甲基氧杂环丁烷-四氢呋喃共聚醚（PBT）为聚醚聚氨酯的软段、甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)为固化剂、一缩二乙二醇（DEG）为扩链剂、三羟甲基丙烷（TMP）为交联剂，利用二步法制备了不同活泼氢组分的PBT聚醚聚氨酯。采用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）仪、差示扫描量热（DSC）仪、电子万能试验机及溶胀率测试仪，对PBT/TDI、PBT/TDI/DEG、PBT/TDI/TMP/和PBT/TDI/DEG/TMP体系进行了固化反应动力学及力学性能的研究。结果表明：PBT/TDI、PBT/TDI/DEG、PBT/TDI/TMP/和PBT/TDI/DEG/TMP体系的固化反应均为二级反应，活化能分别为135.984、165.573、164.933、164.292 kJ/mol。加入DEG可显著提高黏合剂基体的断裂伸长率，但拉伸强度下降；加入TMP能提高黏合剂基体的拉伸强度，但断裂伸长率下降；同时加入DEG和TMP的黏合剂基体拉伸强度提高，断裂伸长率有所下降。DEG和TMP能不同程度地提高固化体系的交联密度。     

复合型酚醛树脂固化剂的研究

为了研究复合型固化剂对酚醛树脂(PF)适用期、胶接性能的影响,同时实现酚醛树脂的快速固化,在分析添加了单组分固化剂羟甲基脲(MMU)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸钠(Na2CO3)和氢氧化镁(Mg(OH)2)的酚醛树脂相关性能指标的基础上,对单组分固化剂进行复配得到了复合型固化剂,并对复配前后的相关性能指标进行了分析。结果表明:单组分固化剂可以提高PF树脂的胶合强度,但不能满足胶合板生产至少4 h适用期的要求;MMU+Na2CO3复合固化剂不仅在7 h内黏度变化较小,而且可以显著提高PF树脂的固化速度,使胶合板的热压时间由330 s缩短至270 s,且产品质量达到国家标准中Ⅰ类胶合板胶合强度(≥0.7 MPa)的要求。试验表明,MMU+Na2CO3是一种可用于胶合板生产的PF树脂快速固化剂。     

环氧丙烯酸树脂相结构对力学性能影响

为了提高环氧树脂E44韧性,通过改变环氧树脂E44与热塑性丙烯酸树脂中丙烯酸树脂的含量,观察混合树脂分别在二乙烯三胺(DETA)和六氢苯酐(HHPA)固化时的相结构变化,采用扫描电子显微镜(SEM)、万能拉伸试验机、简支梁冲击试验机进行表征,SEM结果显示在两种固化剂条件下随着丙烯酸树脂的增加都依次出现单分散相机构、双连续相结构、相反转结构,力学性能测试结果显示在DETA固化条件下出现双连续相结构时丙烯酸树脂含量在15~20phr,可提高材料拉伸强度、弯曲强度和冲击强度,但韧性降低;在HHPA做固化剂条件下,出现双连续相结构时丙烯酸树脂含量在40~50phr,可显著提高材料拉伸强度、弯曲强度和冲击强度,并且材料韧性增强,显示出比较好的增韧改性作用。     

端羟基聚丁二烯与不同固化剂反应的实验与分子模拟

通过微观层面和宏观实验两种方法分别对端羟基聚丁二烯(HTPB)和不同固化剂反应的情况进行研究。使用福井函数中Hirshfeld charge电荷分布反映了官能团羟基(—OH)和异氰酸酯基团(—NCO)的电荷变化情况。N==C键长的计算揭示了反应过程中异氰酸酯基团(—NCO)上N==C键长成先增大而后趋于稳定现象;且通过搜索过渡态得到二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)的2位和4位异氰酸酯基团、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)链上和环上的异氰酸酯基团的活化能分别为123.60 k J·mol~(-1)、157.82 k J·mol~(-1)和133.09 k J·mol~(-1)、223.30 k J·mol~(-1)和167.62 k J·mol~(-1)。此外,通过黏度测试方法得出HTPB-TDI、HTPB-IPDI和HTPB-MDI三种体系的黏度变化规律,从宏观层面上得出各体系反应快慢程度与模拟相同的结果,即HTPB-MDIHTPB-TDIHTPB-IPDI。     

金属基陶瓷涂层用无机结合剂的制备

采用H3PO4,Al(OH)3为主要原料合成金属基陶瓷涂层用无机胶粘剂,以磷酸盐胶粘剂为基料,添加氧化铜为固化剂,通过设计氧化铜和磷酸盐的配比即调胶比配制而成;并将其刷涂在金属基体表面.研究氧化铜粒度、调胶比、固化温度和时间对胶黏剂粘结强度的影响;利用电子万能试验机测试其拉伸、剪切强度.采用扫描电镜分析粘结机理.结果表明:随着磷酸盐密度增大,调胶比由小到大时,胶粘剂的粘接强度由大变小.随着固化时间的增加,胶粘剂的粘接强度增大;随着固化温度的升高,胶粘剂的粘接强度先增大后减小.胶粘剂Al/P=1:3、氧化铜粉粒径为200~400目、调胶比为4g/ml、固化温度为160℃、固化时间不少于3h时,能达到理想的粘接强度.基体与胶粘剂的界面结合强度源于机械互锁与互扩散.     

水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液的制备及性能研究

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚己二酸丁二醇酯二醇(PBA)和丙烯酸酯类混合单体为主要原料,用种子乳液聚合法制备具有核壳结构的聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液(PUA),并探讨PUA复合乳液的相结构、粒径及分布、运动黏度、胶膜耐水性和力学性能.结果表明:PUA乳液中聚氨酯(PU)和聚丙烯酸酯(PA)存在不同程度的相分离.乳液的粒径、运动黏度和力学性能与PU含量及相结构有关.当PU含量为50%时,PUA胶膜的力学性能较好.与纯PU胶膜相比,PUA胶膜的耐水性有较大提高.     

大豆油基环氧固化剂的制备及应用

采用羟乙基乙二胺和环氧大豆油为原料合成了一种大豆油基环氧固化剂(SOEA),通过核磁共振(1HNMR)、傅里叶红外(FTIR)、液质联用等技术(LC-MS)对SOEA进行了表征结构确定了目标产物,然后将SOEA与环氧树脂(DGEBA)按不同比例进行固化.结果表明:当DGEBA和SOEA的质量比为0.9∶1.0时,固化物的拉伸剪切强度、拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度最佳.通过热解重量分析(TG)和扫描电镜(SEM)分别分析了SOEA与DGEBA固化物与AEEA与GDEBA固化物的热稳定性和脆断面的表面形貌.     

P(3,HB-co-4,HB)/PLA共混物的扩链改性研究

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和亚磷酸三苯酯(TPP)为扩链剂,对聚(3–羟基丁酸酯–co–4–羟基丁酸酯)/聚乳酸[P(3,HB-co-4,HB)/(PLA)]共混物进行扩链改性.采用毛细管流变仪、电子万能试验机、差示扫描量热仪和扫描电子显微镜等研究两种扩链剂及用量对扩链前后共混物的流变性能、力学性能、结晶性能及断面形态的影响.结果表明:两种扩链剂均显著提高了共混物的熔体剪切黏度和两组分间的相容性,IPDI和TPP添加量分别为1.5份和1.0份时,改性效果最明显,共混物断裂伸长率及缺口冲击强度分别提高了34.5%、69.6%和89.6%、81.0%;IPDI扩链体系的拉伸强度提高8.3%,而TPP扩链体系的拉伸强度略有下降,表明IPDI扩链效果优于TPP.     

氨基硅油改性丁羟聚氨酯的合成与性能

以端羟基液体聚丁二烯（HTPB）、氨乙基氨丙基聚二甲硅氧烷（AEAPS）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）为原料制备预聚体，利用多元胺（MOCA）为固化剂，合成一系列氨基硅油改性的聚氨酯，测试了材料的力学性能、动态力学性能、表面水接触角，同时对材料进行了ESCA表面分析。结果表明：HTPB－IPDI型聚氨酯具有优良的力学性能；改性后的聚氨酯硅氧烷在表面富集，具有较低的表面张力，而其力学性能变化不大。     

基于PBX炸药粘结体系优化的特性研究

为提高PBX炸药能量输出,提出以粘度和硬度为主要衡量指标的正交试验,对实验数据进行拟合,分析变化规律,优化了PBX炸药用粘结体系. 并对优化前后PBX炸药进行水下爆炸对比实验,结果表明:PBX炸药优化粘结体系质量配比为HTPB:DBP: TDI:TPB=50:50:4.6:0.06,粘结体系优化PBX炸药水下爆炸总能量增加了0.13倍TNT当量,总能量达到2.1倍TNT当量,该研究获得了提高PBX炸药能量的一种新方法.     

Investigation of functional, physical, mechanical and thermal properties of TiO2 embedded polyester hybrid composites: A design of experiment (DoE) study

This paper presents a study on the Design of Experiments(Do E) approach to optimize the fabrication parameters of titania(TiO_2) embedded glass fiber reinforced polyester hybrid composites(HCs). HCs of unsaturated polyester resin(UPR) were fabricated using methyl ethyl ketone peroxide(MEKP) as the curing agent by hand lay-up process(HLUP) and compression molding technique(CMT). The fabrication parameters were optimized by Taguchi Do E(an orthogonal array of L25) using 3 control factors(concentration of TiO_2, concentration of MEKP and curing temperature) having 5 levels each. Statistical tools were employed to identify significant factors affecting tensile strengths and its reproducibility during HLUP. It was found that the concentration of TiO_2 in HCs significantly influenced the tensile strength(TS) followed by MEKP concentration and curing temperature. The highest value of TS was obtained at 3 wt% TiO_2, 2 wt% MEKP and 80 °C. Nevertheless, the sensitivity of TiO_2 concentration was basis for fabrication of polyester titania glass fiber hybrids(PTGFHs), which were further investigated for density and void fractions, linear shrinkage, flexural strength, impact strength, hardness and thermal behaviors. Moreover, cross-linking and hydrogen-bonding between polymeric chains, styrene, silica content of glass fiber and TiO_2 particles in PTGFHs were confirmed by Fourier transform infrared spectroscopy.     

丙烯酸酯改性己二胺固化剂对环氧树脂性能的影响

利用丙烯酸酯类对己二胺进行改性,作为环氧树脂的室温固化剂。利用红外光谱分析了固化剂的氨解变化,讨论了改性固化剂对环氧树脂固化反应产物的拉伸、弯曲、冲击等性能的影响。实验结果表明,丙烯酸酯改性的己二胺固化剂可以在室温下固化环氧树脂,所得的环氧树脂具有较好的力学性能。     

聚叠氮缩水甘油醚/聚乙二醇双软段黏合剂胶片的性能研究

为改善聚叠氮缩水甘油醚(GAP)的性能,选用聚乙二醇(PEG),以三羟甲基丙烷为交联剂,异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为固化剂,制备出GAP/PEG/TMP/IPDI双软段含能黏合剂胶片,并采用FTIR,DSC,XRD等方法进行表征.GAP胶片中引入聚乙二醇,拉伸强度提高到3.11MPa,其延伸率可达475%.随交联程度的增大,黏合剂胶片中软段的玻璃化转变温度先增大后降低,DSC和XRD表明此类黏合剂胶片为非晶聚合物,热分解温度为183℃.     

The evolution of microstructure and mechanical properties during high-speed direct-chill casting in different Al-Mg2Si in situ composites

The effect of high-speed direct-chill (DC) casting on the microstructure and mechanical properties of Al-Mg₂Si in situ composites and AA6061 alloy was investigated. The microstructural evolution of the Al-Mg₂Si composites and AA6061 alloy was examined by optical microscopy, field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM) and transmission electron microscopy (TEM). The results revealed that an increase of the casting speed substantially refined the primary Mg₂Si particles (from 28 to 12 μm), the spacing of eutectic Mg₂Si (from 3 to 0.5 μm), and the grains of AA6061 alloy (from 102 to 22 μm). The morphology of the eutectic Mg₂Si transformed from lamellar to rod-like and fibrous with increasing casting speed. The tensile tests showed that the yield strength, tensile strength, and elongation improved at higher casting speeds because of refinement of the Mg₂Si phase and the grains in the Al-Mg₂Si composites and the AA6061 alloy. High-speed DC casting is demonstrated to be an effective method to improve the mechanical properties of Al-Mg₂Si composites and AA6061 alloy billets.     

碱溶性光敏有机硅预聚物的合成

以环氧树脂AG-80、丙烯酸(AA)、羟烷基硅油、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和二羟甲基丙酸(DMPA)为原料,采用两步法合成了碱溶性光敏有机硅预聚物(APSUA)。研究了反应温度、加料方式、催化剂用量及IPDI滴加速度等因素对合成反应和产物性能影响,确定了最佳反应条件,并通过FT-IR、1H-NMR及GPC对预聚物结构进行了表征。结果表明,第一步合成四缩水甘油二氨基二苯甲烷四丙烯酸酯(TDDM)最佳反应温度为90℃,采用将AA滴加到AG-80中的加料方式,第二步合成APSUA的催化剂为二月桂酸二丁基酯(DBTDL),用量0.5%(质量分数),滴加速度为0.3mL/min;产物APSUA数均分子量7795,黏度5328mPa·S,具有良好的碱溶性。     

超支化聚氨酯在HTPB推进剂中的应用研究

为改善丁羟复合固体推进剂（HTPB推进剂）的性能,选用超支化聚氨酯（HBPU）作为HTPB推进剂的助黏合剂,制备了含有超支化聚氨酯的HTPB推进剂. 采用DSC法研究了HBPU与HTPB推进剂主要组分的相容性,同时进行了HBPU对HTPB推进剂流变性能和力学性能的影响研究. 研究结果表明,HBPU与AP、HTPB相容性好;HTPB推进剂表观黏度随着HBPU的质量分数增加而增大;当HBPU质量分数为7%时,超支化聚氨酯改性的HTPB推进剂最大拉伸强度提高了24.17%,最大延伸率提高了22.84%.      

一种自修复固化土的抗拉强度试验

固化土在道路工程上运用广泛,其抗压强度高但抗拉强度低,且易产生干缩裂缝导致强度降低.介绍一种具有强度自修复功能的固化剂,并对其开展抗拉(劈裂)强度试验研究.通过室内试验及电镜扫描试验发现,相较于传统的水泥固化土,添加自修复固化剂后,劈裂强度和水稳定性显著提升.养护3d和7d后破坏,水泥土和自修复固化土均具备一定的劈裂强度自修复能力,养护14 d后破坏,自修复效果大部分来源于自修复固化剂,且自修复强度随自修复固化剂掺量的增加而增加.水泥水化反应生成水化硅酸钙胶体(C-S-H),自修复固化剂中的水性聚合物经固化形成均匀的分子网络结构,两者相互搭接,形成了强度更高、孔隙率更小的交互空间结构.