高耐热线性环氧树脂的合成及流变特性研究

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20240228.003

复合材料科学与工程 ›› 2024, Vol. 0 ›› Issue (2): 20-26.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20240228.003

高耐热线性环氧树脂的合成及流变特性研究

张相昌, 王钧^*, 陈晞

武汉理工大学材料科学与工程学院,武汉 430070

收稿日期:2022-12-02 出版日期:2024-02-28 发布日期:2024-04-22
通讯作者: 王钧(1963—),男,博士,教授,主要从事高性能树脂基体、功能复合材料及先进复合材料工程技术方面的研究,wgdfrp@whut.edu.cn。
作者简介:张相昌(1994—),男,硕士研究生,主要从事环氧树脂基复合材料方面的研究。
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(51672201)

Synthesis and rheological properties of high heat resistant linear epoxy resin

ZHANG Xiangchang, WANG Jun^*, CHEN Xi

School of Materials Science and Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China

Received:2022-12-02 Online:2024-02-28 Published:2024-04-22

摘要/Abstract

摘要： 通过N-苯基马来酰亚胺(N-PMI)与4,4′-二氨基二苯甲烷(DDM)迈克尔加成反应合成了一种改性二元胺(PDP),并与双酚A型环氧树脂(EP)反应制备了线性环氧树脂。通过核磁共振氢谱(HNMR)、红外光谱法(FTIR)和差式扫描量热法(DSC)研究了PDP的化学结构与性质,并通过DSC,FTIR和凝胶渗透色谱法(GPC)研究了线性环氧树脂耐热性(T_g)及流变特性。结果表明:随着反应时间延长,EP/PDP(1∶1摩尔比)树脂体系黏度由0.55 Pa·s增至57 Pa·s,T_g由55 ℃升至120 ℃,平均分子质量由4 651增至25 096;随着温度的降低,体系黏度由200 ℃的0.55 Pa·s增加至140 ℃的60 Pa·s。不同比例EP/PDP树脂体系的T_g随PDP过量的比例增大而升高,当EP∶PDP为0.8∶1时,T_g为121 ℃,在相同反应时间,体系黏度随PDP过量比例的增大而增大。

关键词: 改性二元胺, 线性环氧树脂, 4,4′-二氨基二苯甲烷, N-苯基马来酰亚胺, 复合材料

Abstract: A modified binary amine (PDP) was synthesized by the Michael addition reaction of N-phenylmaleimide (N-PMI) with 4,4′-diaminodiphenyl methane (DDM), and the linear epoxy resin was prepared by the reaction with bisphenol A epoxy resin. The chemical structure and properties of PDP were studied by hydrogen magnetic resonance spectroscopy (HNMR), infrared spectroscopy (FTIR) and differential scanning calorimetry (DSC). The thermal resistance (T_g) and rheological properties of linear epoxy resin were studied by DSC, FTIR and gel permeation chromatography (GPC). The results showed that the viscosity of EP/PDP(1∶1 molar ratio) resin system increased from 0.55 Pa·s to 57 Pa·s with the extension of reaction time, while T_g increased from 55 ℃ to 120 ℃, ant the average molecular weight increased from 4 651 to 25 096. With the decrease of temperature, the viscosity of the system increases from 0.55 Pa·s at 200 ℃ to 60 Pa·s at 140 ℃. The T_g of EP/PDP resin system with different proportions increased with the increase of PDP excess ratio. When EP∶PDP was 0.8∶1, T_g was 121 ℃. At the same reaction time, the viscosity of the system increased with the increase of PDP excess ratio.

Key words: modified diamine, linear epoxy resin, 4,4′-diaminodiphenyl methane, N-phenyl maleimide, composites

中图分类号:

TB332

张相昌, 王钧, 陈晞. 高耐热线性环氧树脂的合成及流变特性研究[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(2): 20-26.

ZHANG Xiangchang, WANG Jun, CHEN Xi. Synthesis and rheological properties of high heat resistant linear epoxy resin[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2024, 0(2): 20-26.

参考文献

[1] ZHANG J, CHEVALI V S, WANG H, et al. Current status of carbon fibre and carbon fibre composites recycling[J]. Composites Part B: Engineering, 2020, 193: 108053.
[2] 叶鼎铨. 国外纤维增强热塑性塑料发展概况[J]. 国外塑料, 2012, 30(5): 34-40.
[3] BRADY P. Technology developments in automotive composites[J]. Reinforced Plastics, 2010, 54(6): 25-29.
[4] YAO S S, JIN F L, RHEE K Y, et al. Recent advances in carbon-fiber-reinforced thermoplastic composites: A review[J]. Composites Part B: Engineering, 2018, 142: 241-250.
[5] 陈祥宝. 聚合物基复合材料手册[M]. 北京: 化学工业出版社, 2004: 1-3.
[6] 阮峥, 刘朝辉, 邓智平, 等. 环氧树脂体系功能化研究进展[J]. 装备环境工程, 2015, 12(1): 51-58.
[7] CAPENTER A S, REDER F, WALLSGROVE E R. Production of thermoplastic resin: US 2602075[P]. 1952-11-01.
[8] REINKING N H, BARNABEO A E, HALE W F. Polyhydroxyethers. Ⅰ. Effect of structure on properties of high molecular weight polymers from dihydric phenols and epichlorohydrin[J]. Journal of Applied Polymer Science, 2010, 7(6): 2135-2144.
[9] WHITE J E, SILVIS H C, WINKLER M S, et al. Poly(hydroxyaminoethers): A new family of epoxy-based thermoplastics[J]. Advanced Materials, 2000, 12(23): 1791-1800.
[10] CONSTANTIN F, FENOUILLOT F, PASCAULT J P, et al. Post-crosslinkable blends: Reactions between a linear poly(hydroxyl-amino ether) and a diepoxy[J]. Macromolecular Materials and Engineering, 2005, 289(11): 1027-1032.
[11] 谢小霞. 连续纤维增强热塑性聚胺醚复合材料的制备与性能研究[D]. 北京: 北京化工大学, 2016.
[12] 邹俊杰, 王钧, 陈晞. 原位聚合制备热塑性环氧树脂及其复合材料性能的研究[J]. 复合材料科学与工程, 2019(4): 25-29.
[13] 邓丽莉, 何素文, 诸静, 等. 静电纺聚胺醚纳米纤维的形貌与性能[J]. 东华大学学报(自然科学版), 2011, 37(2): 127-132.
[14] 王成忠, 徐青, 黄丽. 热塑性聚胺醚及其原位聚合复合材料的性能研究[J]. 化工新型材料, 2015(8): 112-114.
[15] 凌晓飞. 多壁碳纳米管/聚胺醚复合材料的制备与性能研究[D]. 上海: 东华大学, 2009.

高耐热线性环氧树脂的合成及流变特性研究

Synthesis and rheological properties of high heat resistant linear epoxy resin

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	王孟, 刘程, 张玉, 贾航, 乔越, 蹇锡高. 成型温度对CF/PPEK复合材料的缺陷和力学性能影响[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 5-12.
[2]	史洪源, 任文坚, 党杰, 周鹏. 玻璃纤维增强复合材料超声检测声场的CIVA仿真与试验研究[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 20-24.
[3]	杨思鑫, 曹忠亮, 顾付伟. 双三角点阵夹芯结构低速冲击下的动态响应与失效机制[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 25-34.
[4]	张斌, 赵晶, 王世杰. Kagome点阵结构参数对其压缩特性的影响及轻质化设计[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 35-42.
[5]	王宇轩, 曹东风, 胡海晓, 李书欣. 计及层内和层间的L形层合板失效的数值研究[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 43-53.
[6]	耿健, 董九志, 梅宝龙, 蒋秀明. 三维四向碳/碳复合材料力学性能预测与试验验证[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 54-60.
[7]	高坤, 张兆恒, 邢亚娟, 左小彪, 王博尧, 赵泽华. 含磷POSS阻燃乙烯基酯树脂性能研究[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 61-64.
[8]	郑子君, 乔英, 邵家儒. 基于机器视觉的短纤维复合材料的取向度提取方法[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 65-72.
[9]	许晓婷, 郝恩全, 邵慧奇, 邵光伟, 毕思伊, 陈南梁, 蒋金华. 三维大隔距机织间隔织物柔性复合材料的服役性能研究[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 73-78.
[10]	苏桐, 胡果馨, 刘振. 全碳纤维复合材料太阳能无人机机翼结构优化设计[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 79-83.
[11]	伍强, 赵凯, 刘鹏飞, 张涛涛, 朱德勇. Z形纤维增强复合材料层压板固化变形分析[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 84-90.
[12]	宋贵宾, 黄光启, 杨胜春. 复合材料层压板胶接挖补修理分析方法及影响因素研究[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 91-96.
[13]	王耀, 邵丹丹, 雷炳育. 共沉淀析出-热压技术制备高储能性能复合材料薄膜[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 97-102.
[14]	张仲香, 刘宝锋, 方晨鑫, 陈文光, 顾育慧, 李军向. 沙戈荒环境下风电叶片中复合材料耐高温性能研究[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 103-107.
[15]	邓忠, 支亚非, 程家林, 杨文. 太阳能无人机机翼复合材料主梁铺层优化[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 108-112.