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]	张茜, 张一帆, 邹齐, 张鹏, 焦亚男, 安柳絮, 刘燕峰, 张代军, 郝俊杰, 陈利. 三维机织复合材料的连接性能与失效机制[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(9): 5-11.
[2]	燕吉强, 谢宗佑, 李军, 邹齐, 雷帅, 曹铁男, 张代军. 铺层角度对聚酰亚胺纤维增强复合材料抗高速冲击性能影响[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(9): 12-18.
[3]	吕续津, 霍红宇, 彭公秋, 张宝艳, 叶金秋, 刘勇. 静电纺丝PPESK纤维毡层间增韧碳纤维/环氧树脂复合材料[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(9): 19-27.
[4]	郭妙才. 导电颗粒改性高韧性复合材料的层间结构和雷击损伤特性[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(9): 28-36.
[5]	李沫莹, 郑林峰, 刘刚, 李梦娇, 姚佳楠. 碳纤维/聚芳醚酮热塑性复合材料与环氧涂层的附着力研究[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(9): 37-42.
[6]	谢文博. 耐高温阻燃环氧树脂碳纤维复合材料性能研究[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(9): 43-47.
[7]	黄大明, 唐立鑫, 孙军涛, 王炜. 残留单体丙烯腈对PAN基碳纤维制备的影响研究[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(9): 48-51.
[8]	冯振辉, 王哲, 曾捷, 陈斌斌, 冯春乐, 周帆. 复合材料层板光纤冲击判位与载荷历程重构方法[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(9): 52-56.
[9]	张德伟, 卫炜, 张聘, 王琦, 赵聪, 安鲁陵. 基于实测数据的飞机复合材料构件外形调控[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(9): 57-66.
[10]	闫超, 戎笑远, 赵月青, 钱忠健. 复合材料共胶接帽形长桁加筋壁板的固化变形研究[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(9): 67-72.
[11]	闫磊, 赵飞, 还大军, 张盛源, 王斌, 肖军. T700/PPS热塑缠绕复合材料NOL环拉-拉疲劳行为研究及寿命预测初探[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(9): 73-81.
[12]	成李冰, 徐伟伟, 李博, 文诗琦. 复合材料肋零件微波固化成型工艺研究[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(9): 82-86.
[13]	武海生, 罗锦涛, 顾轶卓, 孙天峰, 刘佳, 姚旗, 黎昱. 高模量碳纤维复合材料管件高低温交变环境结构稳定性研究[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(9): 87-91.
[14]	付成建, 林松, 郭淑芬. 基于渐进损伤的Ⅳ型复合材料气瓶的爆破压强预测分析[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(9): 92-97.
[15]	徐林, 刘传军, 赵崇书. 复合材料在民用飞机应用与发展趋势[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(9): 98-104.