芴基苯并噁嗪单体的合成及热性能研究

以双酚芴、环己胺和甲醛为原料,采用混合溶剂法合成了一种新型双官能度芴基苯并噁嗪单体,利用FTIR,1H NMR和13C NMR对产物结构进行了表征,以差式扫描量热仪(DSC)研究了芴基苯并噁嗪单体的固化行为,通过DSC和热重(TGA)分析了聚苯并噁嗪的热性能.结果表明,芴基聚苯并噁嗪树脂呈现出典型的热开环固化特征,放热峰顶温度为251℃,玻璃化转变温度Tg为189.4℃,初始热分解温度(热失重5%)达329℃,800℃时的残碳率达到31%.     

可陶瓷化酚醛树脂基复合材料烧蚀隔热性能研究

为了提高酚醛树脂基复合材料的烧蚀隔热性能,本研究采用陕西太航高残碳热固性硼酚醛树脂(THC)系列为基体,芳碳混编布为增强相,通过添加不同比例的锆系功能性填料(陶瓷化助剂)以制备可陶瓷化酚醛树脂基复合材料.通过对改性树脂进行热失重、残碳率、导热系数和线烧蚀率的性能测试分析并辅以扫描电子显微镜(SEM)表征.研究结果表明,加入填料,在500℃以下对材料的残碳率影响不大,500℃以上能显著提高复合材料的烧蚀隔热性能,且随着填料占比的增加,影响越明显.由于填料添加量9%后会存在溶解困难,因此适用于工业生产制造的优选添加量为7%.     

纳米蒙脱土钢纤维树脂基复合材料的制备

以钢纤维、有机处理蒙脱土、天然花岗岩及环氧树脂为原料,采用不同制备工艺及固化工艺,制备钢纤维有机蒙脱土协同增强树脂基复合材料,并对其进行抗压强度实验及断口分析。结果表明,采用钢纤维有机蒙脱土协同增强环氧树脂,固化条件为120℃4 h后室温固化10 d,抗压强度可达89.8MPa,通过断口发现,裂纹沿钢纤维与树脂基体界面扩展,树脂基体通过蒙脱土强化,协同增强作用明显。     

含氰基苯并噁嗪的合成及热性能研究

以4-氰基苯酚、苯胺、多聚甲醛为起始原料,以甲苯为溶剂制备了苯并噁嗪中间体。用FTIR、1 HNMR和13 CNMR对苯并噁嗪中间体进行了表征,同时,用DSC对其固化行为进行表征。通过TGA对聚苯并噁嗪的热稳定性进行了测试。DSC研究结果表明:苯并噁嗪中间体的熔融温度为117.90℃,开环聚合的起始温度为225.00℃,固化峰值温度为232.10℃,低于类似结构的苯酚/苯胺型苯并噁嗪。TGA研究表明:聚苯并噁嗪5%热失重温度为302.26℃,10%热失重温度为351.85℃,最大失重速率温度为433.91℃,残炭率为55.63%。与其他类似结构的苯并噁嗪相比,氰基的引入使其固化物的残炭率和热稳定性明显提高。     

可满足湿法预浸料的腈基树脂复合材料的制备与性能研究

采用含苯并噁嗪环的烯丙基腈基树脂(BCN)和环氧树脂(EP)对腈基树脂预聚体(PNP)进行改性,表征了改性树脂的固化行为、加工性能、预浸料的可加工性及其玻纤(GF)复合材料常温和老化后的力学性能、耐热性能和微观结构．结果表明,PNP/BCN/EP树脂可满足湿法预浸料工艺,预浸料可折叠,不掉粉,且有一定粘性; PNP/BCN/EP/GF复合材料的常温弯曲模量和弯曲强度分别为22.61 GPa和791.41 MPa;经300℃/72 h老化后,弯曲模量和弯曲强度保持率达98%和96%,质量保持率大于99%;可望在300℃左右的高温环境下服役．     

取代基效应对烯丙胺型苯并噁嗪及其树脂的影响

选取六种不同酚源的烯丙胺型苯并噁嗪，研究苯并噁嗪官能团结构上不同取代基团对此类苯并噁嗪中间体的性质及其树脂热性能的影响。FT-IR测试结果显示，取代基团影响噁嗪环的特征吸收峰值，噁嗪环特征峰随场/诱导效应常数的增大而降低。同时，场/诱导效应的增大降低了苯并嗪中间体中官能团的反应温度。通过DMTA和TG分析了六种聚苯并噁嗪树脂，结果显示，场/诱导效应的增大虽能增大噁嗪树脂的残碳率，但降低了噁嗪树脂的耐热性能和热稳定性。     

二胺型聚苯并噁嗪涂层在低碳钢表面的防腐蚀性能

以二胺型苯并噁嗪为前驱体,通过浸涂和热固化的方法在低碳钢表面制备了聚苯并噁嗪涂层。二胺型聚苯并噁嗪涂层具有良好的成膜性,并对低碳钢基体具有良好的附着力。采用动电位极化测试和交流阻抗测试考察了固化温度对聚苯并噁嗪涂层防腐蚀性能的影响。结果表明:不同固化温度制备出的聚苯并噁嗪均具有良好的防腐蚀效果;其中,固化温度为150℃时所制备的涂层防腐蚀性能最佳,腐蚀电流为1.49×10~(-8) A/cm~2,相比空白低碳钢样品的腐蚀电流(6.91×10~(-6)A/cm~2)下降了2个数量级。     

玻璃纤维增强树脂磨具复合材料的制备及性能研究

通过添加适量的玻璃纤维制备树脂磨具,研究了玻璃纤维添加量对树脂磨具复合材料性能的影响.结果表明,利用适量的玻璃纤维取代氧化物填料,可以明显地改善树脂磨具的力学性能.与未添加玻璃纤维的树脂磨具复合材料相比,玻璃纤维增强树脂模具复合材料的最佳弯曲强度和洛氏硬度值分别提高128.9%和143.1%.     

环氧树脂／蒙脱土纳米复合材料的制备方法

着重介绍了以热固性树脂———环氧树脂作为聚合物基体的环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料的制备方法 ,分别介绍了不同固化体系的制备情况 ,如胺类固化剂 ,低分子量聚酰胺及酸酐固化剂等。     

原位水热法合成石墨烯基纳米银及在导电胶中的应用

以环氧树脂为基体树脂添加导电材料组成的导电胶具有加工温度低、线分辨率小、对环境污染小等特点,是新型理想的电子封装互连材料,将具有较高导电性的石墨烯基纳米银掺杂在基体树脂中具有增加导电通路的作用。本研究在不添加表面活性剂等其他辅助试剂的反应环境中,用原位还原银氨溶液和氧化石墨烯获得石墨烯基纳米银复合材料,采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、Χ射线衍射仪和拉曼光谱仪对石墨烯基纳米银复合材料进行了形貌及结构表征,并将复合材料与银粉、环氧树脂基体掺杂制备导电胶,在150℃下固化2 h后,用四探针电阻率仪测试导电胶的电学性能。测试结果表明:平均直径为80 nm的纳米银粒子均匀的分散在石墨烯表面;当在基体树脂和银粉中添加0.2份复合材料后,制备的导电胶的电阻率降至1.4×10~(-4)Ω·cm,与未掺杂石墨烯基纳米银导电胶的电阻率2.2×10~(-4)Ω·cm相比,其电学性能明显提高。     

含磷苯并咪唑基铜配合物合成及阻燃环氧树脂的性能

为了改性环氧树脂阻燃性能,通过取代反应和缩合反应制备一种新型含磷/氮二元杂化物—磷酸4-(1H-苯并咪唑-2-基)-苯基酯二苯酯(PBIm),并作为有机官能团与乙酸铜-水合物反应合成含磷苯并咪唑基铜配合物阻燃剂PBIm-Cu,将其添加到环氧树脂(EP)中,制备阻燃环氧树脂复合材料(PBIm-Cu/EP).通过红外光谱、X-射线光电子能谱、核磁氢谱和核磁磷谱对阻燃剂PBIm和PBIm-Cu进行结构表征.采用热重分析仪(TGA)、极限氧指数测定仪(LOI)和锥形量热仪(CCA)测试复合材料的热稳定性和阻燃性能.PBIm-Cu质量分数为7%的PBIm-Cu/EP体系在垂直燃烧测试中通过了 V-1级,LOI增加到31.6%,并且,峰值放热速率(PHRR)、总热释放量(THR)和总排烟量(TSP)较纯EP分别降低64%,41%和43%,残重率达到了26.7%.SEM 结果显示:PBIm-Cu/EP材料燃烧后碳层表面光滑连续且致密.     

具有反应活性的聚磷酸铵微胶囊的制备及应用

设计并制备了以聚磷酸铵（APP）为芯材,铝溶胶及γ-氨丙基三乙氧基硅烷为壳层的聚磷酸铵微胶囊（MAPP）;将MAPP与三聚氰胺（MEL）和季戊四醇（PER）添加到环氧树脂（E-51）基体中,制备了阻燃环氧树脂EP/MAPP。MAPP表面的Al₂O₃颗粒可参与陶瓷化反应,提高阻燃性能,并且其表面的氨基可与环氧树脂交联一体化,将MAPP粒子固定在交联体系中,解决APP易水解迁移的问题。测试结果表明：当MAPP的添加量为21份（每100份环氧树脂中MAPP的添加量,质量单位）、MEL和PER的添加量均为7份时,EP/MAPP的阻燃性能可达V-0级别,极限氧指数（LOI）达30.6%,且与EP/APP相比,EP/MAPP的力学性能得到了极大的提升,残炭率与残炭形貌均较优。     

不同粒径的甲基环己基次膦酸盐/环氧树脂阻燃材料的性能比较

采用4种不同粒径的Al(MHP)作为环氧树脂(EP)的阻燃剂,着重讨论了Al(MHP)的粒径对EP复合材料的阻燃性能、热性能以及EP胶粘剂的粘接强度的影响。结果表明,减小Al(MHP)的粒径能显著提高EP复合材料的热性能、分解过程中的残炭率以及EP胶粘剂的粘结强度。当Al(MHP)的粒径从36.50μm减小到4.11μm,Al(MHP)含量为17 wt%的EP复合材料的氧指数(LOI)从34%增加到39%,聚合物空气中热分解到700℃时残炭率由23%增加到31%,剪切强度由4.77 MPa增加到8.44 MPa。     

耐高温碳纤维增强环氧树脂复合材料的制备

将二聚酸(dimer acid, DFA)改性缩水甘油胺类环氧树脂(4,4'-methylenebis(N,N-diglycidylaniline)/N, N, N', N'-tetraglycidyl-2, 2-bis [4-(4-aminophenoxy) phenyl] propane, TGDDE/TGBAPP), 并和其他具有不同黏度的多官能环氧树脂组成环氧树脂预浸料体系, 制得了一种适用于热熔膜法制备碳纤维增强环氧树脂预浸料的环氧树脂体系及耐高温碳纤维增强环氧树脂复合材料. 研究结果表明: 该树脂的适用期达 60 d 以上, 固化物热稳定性达300 ℃ 以上; 复合材料具有较好的耐热性能, 长期使用其耐热温度可达 160 ℃ 以上, 符合高性能碳纤维增强环氧树脂复合材料对耐热性能的要求.     

新型烷基次膦酸复盐的合成及其在环氧树脂中的应用

以甲基环己基次膦酸(MHP)和Na OH反应,然后与金属化合物成盐得到甲基环己基次膦酸铝/铁复盐(Al Fe(MHP))。采用FTIR、XRF及XRD等技术表征其结构。作为阻燃剂应用于环氧树脂(EP)后,对复合材料的燃烧性能及热稳定性进行初步探讨。结果表明,当阻燃剂添加量(质量分数)为10%时,EP的极限氧指数(LOI)从19.8%提高到28.4%,垂直燃烧测试达到UL94 V-0级别。热重分析显示Al Fe(MHP)的热稳定性良好,燃烧性能测试证实Al Fe(MHP)对复合材料的热释放速率(HRR)抑制作用明显。     

碳纤维用环氧树脂上胶剂的改性研究

在环氧树脂乳液中分别加入了3,3′-二甲基-4,4′-二氨基二环己基甲烷（DMDC）和7k型水溶性胺类固化剂，以提高碳纤维上胶剂的集束性。研究了固化剂用量、种类对上胶剂稳定性、集束性及复合材料界面粘接性能的影响。采用离心沉降法评价了上胶剂的稳定性，通过傅立叶红外光谱（FT-IR）和扫描电子显微镜（SEM）分析了上胶剂的化学结构和复合材料的破坏断口。结果显示，7k型水溶性固化剂可以提高环氧树脂乳液的稳定性，明显改善碳纤维的集束性，同时提高碳纤维与环氧648基体树脂间的界面粘接性能，使复合材料的层间剪切强度（ILSS）从77MPa提高到86.5MPa。     

甲基丙烯酸酯树脂的热裂解机理

研究了以甲基丙烯酸酯端基不饱和取酯树脂为主链,用甲基丙烯酸甲酯取代苯乙烯作为交联剂制成的甲基丙烯酸酯树脂（ＭＡＥＲ）与通用型不饱和聚酯树脂（ＧＵＰＲ）的热裂解机理、燃烧现象。结果表明：ＭＡＥＲ的裂角产物中苯环化合物含量（１４．９％）少于ＧＵＰＲ（７４．５％）。ＭＡＥＲ燃烧时的发烟量和毒性也远低于ＧＵＰＲ。在ＭＡＥＲ中加入三水合氧化铝（ＡＴＨ）后,裂解产物中有毒物质的各类和数量更少,在燃烧时只有少量     

湍流射流火焰传热和防火实验研究

为避免火焰穿透防火舱密封造成额外安全风险,对防火实验用油燃烧器火焰的射流传热特性进行了研究,根据传热分析和实测温度探索了防火墙导热的温度变化规律。在分析波纹套密封防火实验失败原因后,通过选择合适硅橡胶材料,进行特殊纤维铺层布置,增设了轻质隔热垫,实验验证了隔热垫厚度(层数)和面积对隔热效果的影响。研究表明：无隔热防火墙过余温度在初始非定常阶段呈指数增长,高温导致波纹套根部自燃。芳纶1313纤维可促进硅胶形成致密强韧的绝热壳,织物界面可造成耗能的湍流,能有效隔热,同时通过覆盖足够面积花瓣式内孔的多层隔热垫,增加热阻,可明显降低背温实现柔性密封防火。     

含磷笼网结构多面体低聚倍半硅氧烷阻燃剂的合成及其阻燃环氧树脂性能

采用9,10-二氢-9-氧杂-10-膦菲-10-氧杂（DOPO）-乙烯基三甲氧基硅烷（VTMS）加成物DOPO-VTMS通过水解缩合反应,制备了新型含DOPO基团的笼网结构倍半硅氧烷（DOPO-PolyPOSS）。将不同比例的DOPO-PolyPOSS添加到环氧树脂（EP）中,制备了一系列阻燃EP。采用热重分析（TGA）、动态热机械分析（DMA）、万能拉力机、极限氧指数（LOI）、UL-94和锥形量热计对阻燃环氧树脂的热性能、力学性能和阻燃性能进行了系统研究,并通过热重-红外联用（TGA-IR）、热重-质谱联用（TGA-MS）和扫描电子显微镜（SEM）研究了其阻燃机理,结果表明：DOPO-PolyPOSS可在EP中均匀分散;向EP中加入DOPO-PolyPOSS显著提高了阻燃EP的残炭率,降低了热释放速率（HRR）,延长了点燃时间（TTI）,达到了良好的阻燃效果;当DOPO-PolyPOSS加入量（质量分数）为3%时,阻燃EP的LOI值可从纯EP的25.5%提高至31.7%,并达到了UL-94的V-0阻燃等级。此外,加入DOPO-PolyPOSS可提高EP的拉伸和弯曲性能。对EP凝聚相和气相裂解产物的分析结果表明,DOPO-PolyPOSS阻燃环氧树脂是基于磷硅协同效应而同时在气相和凝聚相阻燃。     

Amino-functionalized carbon nanotubes/polyphosphazene hybrids for improving the fire safety and mechanical properties of epoxy

To expand further modern industrial applications of epoxy resin (EP), the urgent problems of flammability and poor mechanical properties have to be solved. Therefore, amino-functionalized carbon nanotubes (AFP@CNTs) was designed and successfully synthesized to enhance the comprehensive properties, including fire safety and mechanical properties. Especially, the flame retardant mechanism, the combustion and pyrolysis process of EP/AFP@CNTs were investigated as well. With the addition of 1.5 ?wt% AFP@CNTs, the peak heat release rate (PHRR) and total heat release (THR) of EP were reduced by 27.6% and 29.0%, respectively, which may due to the cooperative effect between the phosphorus-nitrogen synergistic flame retardant of polyphosphazene and the cohesive phase flame retardant of carbon nanotubes. In addition, the mechanical performance of EP/AFP@CNTs composites were also investigated. The results showed that the impact strength, tensile strength and the storage modulus effectively increased by 65.0%, 29.0% and 13.2%, respectively. Meanwhile, the change of the combustion and pyrolysis process of EP/AFP@CNTs may be attributed to the catalytic effect of the amino-functionalized polyphosphazene, which could participate in the formation of epoxy thermal curing crosslinking network and catalyze the degradation process of epoxy resin.