用傅克反应改性芳纶纤维表面以增强与环氧树脂的界面结合力(一)

用傅克反应改性芳纶纤维表面以增强与环氧树脂的界面结合力

刘铁民1，郑元锁2，胡杰2

1西安交通大学，材料科学与工程学院，陕西，西安710049

1西安交通大学，理学院，陕西，西安710049

摘要：在本文中，用傅-克反应作为一种新型的途径对芳纶纤维表面进行化学改性。经表面改性后，芳纶纤维与环氧树脂的界面剪切强度增强50%。用X射线光电子能谱分析仪检测芳纶纤维表面的元素，用傅-克反应处理后的芳纶纤维表面的氧碳比增加。用X射线衍射仪检测芳纶纤维的结晶状态，用扫描电子显微镜检测芳纶纤维的表面形貌。结果显示，本文所采用的表面改性方法适合工业化应用，该方法不仅可以明显提高芳纶纤维与环氧树脂基复合材料的界面结合强度，而且对芳纶纤维本身的强度几乎没有负面影响。采用新方法也能使芳纶纤维表面的吸湿性增加。

关键词：芳纶纤维，界面性能，表面处理，傅-克反应

引言

芳纶纤维以低密度、高拉伸模量为特点，因而它作为一种很好的聚合物增强材料广泛的应用于航天、航空、导弹发射等领域。

众所周知，纤维和聚合物的界面直间影响复合材料的机械性能，然而，芳纶纤维表层高的结晶度以及分子链缺乏极性官能团，使得芳纶纤维表面的化学性质很不活泼，表面非常光滑，从而造成其与树脂基的粘附性非常差。因此，芳纶纤维的表面改性很有必要，以增强界面结合力。目前，人们已经开发出很多方法对芳纶纤维进行表面改性，例如化学处理、物理处理以及二者并用。物理处理方法主要是超声处理。物理化学法主要包括离子辐射、等离子处理及接枝聚合。尽管后两种方法研究了很长时间，由于低的安全性及可行性导致它们任然只适合实验室的研究，并且高成本以及随着时间的推移表面改性会发生“降解效应”，但是化学改性的方法却方便的多，通过化学反应在芳纶纤维与树脂基形成稳定的化学键作用，因而使芳纶纤维改性后有很好的稳定性，并适合工业化批量生产。

另一方面，传统的化学改性方法主要包括以下几个方面：（1）通过在苯环上的硝化或磺化反应对芳纶表面进行刻蚀；（2）通过酰亚胺上的活性氢原子的接枝反应在分子链上引入活性官能团。但是化学改性很难控制表面处理的深度及程度，并且不可避免的会降低芳纶纤维本身的强度，这是因为强氧化性酸对芳纶纤维表面的腐蚀性和破坏性所造成的。由于酰亚胺、羰基及苯环的共轭效应及苯基的位阻效应导致酰亚胺的氢原子不活泼，从而造成物理化学处理的方法处理芳纶的效果非常差。

傅-克反应是发生在苯环上的非常重要的亲电取代反应，在本文中，傅-克反应作为一种新的化学接枝反应（下文中所提到的新方法）的实施打破了苯环的屏蔽效应和大的位阻效应，正如插在山顶上的天线一样。通过XPS、SEM、FTIR来表征芳纶纤维表面的特征。通过XRD 表征芳纶纤维的结晶态和纤维表面的润湿性。通过SPF测试研究界面结合强度。

实验

仪器设备

油浴（TC-202，上海精细精密仪器厂，上海，中国）用来控制控制温度及保持反应器的预设温度。FTIR（Nicolet8700，Thermo Fisher Scientific）、XPS(ESCA PHI 1600, Physical Electronics)、XRD (XRD-6000, shimadzu, Japan)、吸湿性测试仪（C20，索伦科技有限公司，上海，中国）用来测试芳纶纤维的表面特征。SEM (S-3500H, Quasi-S Pte, Japan)用来观察处理后芳纶纤维表面的形貌变化。用动态接触角分析仪（SB213，北京）测试芳纶纤维表面的吸湿性。

单纤维嵌入机（SFP 04，西安交通大学，中国）用来制备单丝拉伸测试试样。单纤维拉伸测试仪（SFP 08，西安交通大学，中国）用来测试拉力及芳纶纤维和表征环氧树脂基复合材料的界面结合强度（IFSS）。芳纶纤维的拉伸强度用通用的材料测试仪（Instron-2211, Instron Corporation）测试。

材料

对位芳纶（平均直径14.4mm，密度1.45g/cm-3，拉伸强度2.8Gpa，弹性模量140 Gpa）荷兰帝人公司生产。表面改性剂（环氧氯丙烷，化学纯），催化剂（无水氯化铝，分析纯）由西安有机化学试剂厂生产。粘结剂（环氧树脂，化学纯）固化剂（三乙烯四胺，简写为TETA，化学纯）由上海新光化学厂提供。

纤维表面处理

纤维在使用前用索氏提取器依次加入二氯乙烷和丙酮处理芳纶纤维，然后在真空干燥箱中100℃下干燥3h。随后，基于傅-克反应经两步在纤维表面进行接枝反应。表面改性的处理步骤如下：芳纶纤维和过量的环氧氯丙烷加入三口烧瓶中，然后用油浴加热到115℃（环氧氯丙烷的沸点）一段时间。反应温度设定到这么高的原因有以下：（1）在芳香族聚酰胺分子上发生傅克反应需要有很苛刻的反应条件；（2）在环氧氯丙烷的沸点下反应可以给整个反应体系起到搅拌作用，此外能避免芳纶纤维由于缠结成团不能充足的在纤维表面发生反应。同时，为了避免环氧氯丙烷挥发太快在三口烧瓶上接有冷凝管，已达到满意的处理效果。在表面处理的过程中，为了避免反应太过剧烈，催化剂分批加入。此外，纤维在经表面改性之前必须是干燥的，因为即使只有少量的水存在也会使催化剂失活。芳纶纤维处理后从三口烧瓶中取出，用丙酮在索氏提取器中连续清洗干净，然后将纤维在氢氧化钠溶液中在80℃下浸泡2h。最后纤维用蒸馏水多次洗涤，在100℃的真空烘箱中烘干3h.

拉伸强度和界面结合强度测试

常用的材料测试仪在10mm/min的速度下测试改性和没改性的芳纶纤维的拉伸强度，通过方程（1）来计算拉伸强度的值：

其中F p是材料在外力作用下的最大拉伸断裂强度；D是纤维的平均直径，其值大约为14.4*10-4cm.每次试验测试5次，每个数值是五个样品的平均值。

依据美国材料试验学会的3379-75标准，芳纶纤维增强环氧树脂基复合材料的界面结合强度通过在5mm/min的恒定速度下拉升单丝纤维来表征。单纤维拉伸测试的试样是数厘米的长纤维，纤维的一端垂直的浸入到树脂基中（如图1所示）。

图1 单纤维拉伸测试模型

对于SPF测试试样的制备过程如下：首先，环氧树脂要涂抹在金属片的表面，用E-51和TETA作为固化剂，各自的混合的质量份比为100:5。当树脂液滴在样板上形成一个稳定的半球是，单纤维的一端嵌入其中，嵌入长度大约为0.2cm。其次，纤维从树脂半球中缓慢的拉出直至达到测试的标准，标准是长度小于0.1cm。整个拉伸过程有专用的嵌入机和光学显微镜完成，用精密尺寸的光学显微镜来测试纤维自由端拉出树脂基的的距离。依据纤维的嵌入深度可以计算拉出的长度

其中L是芳纶纤维嵌入到环氧树脂液滴中的长度；L1是纤维总长度，L2是纤维自由端据树脂液滴的长度。

最后，SPF测试试样在30℃下固化24h。这里有一点必须强调，在冷却和固化过程中由于树脂液滴的自重和收缩能引起液滴的流动，因而纤维嵌入长度的精确值应为固化后的长度。

这样的实验通常是用来计算纤维和树脂间界面剪切强度（t），计算公式如（3）

其中F是纤维从树脂基中拉出的最大拉力；D纤维的平均直径，其值大约为14.4*10-4cm；L 是纤维在树脂中嵌入的深度；在所有的实验中，单丝纤维嵌入的深度必须小于0.1cm从而不至于拉出的纤维断裂。此外，在这样的控制条件下有利于获得纤维和树脂基界面处应力分布均匀的试样。每一组数据至少是50组试样的平均值，这些数据的标准偏差必须小于5%。芳纶纤维的XRD测试

通过XRD测试仪来表征改性和为改性芳纶纤维表面的结晶状态，XRD测试试样的制备过程如下：足够长的芳纶纤维均匀的铺放在特制的铝板上，用双面胶将纤维的两端粘在铝板框架上。

测试条件：石墨晶体作为单色透射器过滤Cu射线，波长λ=1.5418x10-10m,光管电压为40Kv，电流为40mA，顺序扫描模式，散射角（2Θ）的范围为10-90o。

芳纶纤维表面元素分析

XPS是研究纤维表面的化学组成和官能团非常有用的途径，测试深度大约是5mm。通过XPS测试，纤维表面及相关纤维的组分可以很容易的理解。

芳纶纤维剪切为一定长度并粘贴到金属薄片上方便测试。依据国标19500-2004分析在芳纶纤维表面元素的比例的变化，例如C和O。用ESCA PHI 1600完成XPS测试，它提供Mg射线。测试在150W的真空泵在压力为10-8-10-9帕下进行，电压为15Kv.

芳纶纤维表面官能团分析

在本文中，用FTIR检测和分析是否有官能团接枝到芳纶纤维的表面。因为表面改性试剂会影响我们判断实验结果，因此芳纶纤维在测试前必须用丙酮在索氏提取器中连续提取，确保纤维表面是干净的。此外，由于纤维的高吸水率，试样必须充分干燥从而避免水份对实验结果的影响。另一方面，在纤维与溴化钾混合压片之前，纤维必须精确的切成长度小于1mm碎片，避免长度对红外光波的反射。

芳纶表面形貌考察

SEM通常用来考察纤维的表面和纤维断面的微观形态。众所周知，芳纶纤维的导电性很差，因此，用粘合剂把试样固定在铝板上，并在试样的表面涂金5min，以便于提供导电性。随后，一个薄的金片（大约10nm）涂覆在纤维的表面。SEM是通过电子枪来完成的。

通常的操作电压为20KV，操作距离为7-10mm。在本文中，通过SEM成功的获得了纤维表面的微观形貌，比例尺为微米级。

芳纶纤维的表面自由能测试

表面自由能测试是通过动态毛细管法来完成的。一束芳纶纤维浸入到聚乙烯管中（直径2mm，长度50mm），在管外留有1 mm长的纤维样品。纤维束的一端挂在精密天平的挂钩上，另一端浸入到液体中。一旦当纤维束的一端浸入到液体中是，通过专业的计算机来记录润湿的质量和时间，直到纤维束不在吸收液体时测试结束。液体选择二次蒸馏水和常规的辛烷。润湿液和纤维之间的接触角通过下式来计算

其中Δr是干纤维和湿纤维之间的表面自由能之差；H是纤维束的高度；ρf是纤维的密度；η是润湿液的粘度；ε是管中空的体积分数（在0.48-0.52之间）；m是芳纶纤维在吸湿平衡点时吸收的质量；D是芳纶纤维的直径；K是液压衡量；W f是芳纶纤维在吸湿前的质量；ρ是润湿液的密度；V T是整个管的体积；t是到达润湿平衡点的时间；θ是润湿液和纤维之间的动态接触角；r t润湿液的表面张力。动态接触角通常用来计算芳纶纤维表面的自由能，其公式如下

其中，分别是表面自由能的总和、分散组分自由能、纤维的极性组分能

量；分别是润湿液的表面张力、分散组分张力和机性组分张力。试验中应用到的液体的表面自由能值如表1。实验数据要超过20组成功的测试。

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碳纤维表面改性

碳纤维表面处理研究现状

碳纤维表面处理研究现状 摘要：综述了碳纤维的应用领域，当前国内外的碳纤维的生产状况，分析了各种碳纤维表面处理的研究现状以及各方法的优缺点。分析结果表明：国外对我国碳纤维生 产进行了技术封锁，我国工业化碳纤维生产与日本等国有较大差距。电化学氧化法对碳纤维表面处理效果较好，处理后碳纤维表面活性基团数量明显增多，生产条件易于控制，该方法很好应用于工业生产。 关键词：碳纤维；表面处理；电化学氧化法； 引言 随着国防科技要求的不断提高，航天航空、军事武器等高科技设备对材料的性能要求的提高，碳纤维复合材料以其耐高温，耐摩擦、导电、导热、耐腐蚀、高比强度等特点被广泛的应用于这些领域。国外碳纤维材料生产研发较早，现今以日本，美国等国家的生产技术领先于世界。 碳纤维按其加工的先驱体不同可以分为：粘胶基碳纤维、沥青基碳纤维、聚丙烯腈基（PAN）碳纤维。碳纤维作为一种增强相与金属、陶瓷、树脂等结合使复合材料的性能得到很大提高。碳纤维表面的活性基团较少，表面光滑，为更好的与基体材料结合，需要在材料复合前对纤维进行一定表面处理。碳纤维表面处理按当前的研究现 状可以分为氧化法和非氧化法。在此对纤维的生产状况做出一些介绍以及纤维表面处理的各种方法做比较。 1碳纤维应用领域及国内外生产状况 碳纤维复合材料具有卓越的物化性能，被广泛应用于航天航空、国防军事、体育用品、风能发电、石油开采以及医疗器械⑴。 碳纤维被用于制造飞机、航天器、卫星等，因碳纤维的轻质、高强度等特点，飞行器的噪音小，飞行所需的燃料消耗降低。据有关报道，飞行器每降低1kg的质量，运载飞行器的火箭可以减轻500kg。航天航空领域碳纤维的使用量从2008年的8200t, 到2010年的1万t,预计今年将达到1.3万t。在飞机的制造中，纤维复合材料应用比例都

环氧树脂的性能及应用特点

环氧树脂的性能及应用特点 环氧树脂、酚醛树脂及不饱和聚酯树脂被称为三大通用型热固性树脂。它们是热固性树脂中用量最大、应用最广的品种。环氧树脂中含有独特的环氧基，以及轻基、醚键等活性基团和极性基团，因而具有许多优异的性能。与其他热固性树脂相比较，环氧树脂的种类和牌号最多，性能各异。环氧树脂固化剂的种类更多，再加上众多的促进剂、改性剂、添加剂等，可以进行多种多样的组合和组配。从而能获得各种各样性能优异的、各具特色的环氧固化体系和固化物。几乎能适应和满足各种不同使用性能和工艺性能的要求。这是其他热固性树脂所无法相比的。 1、环氧树脂及其固化物的性能特点 (1)力学性能高。环氧树脂具有很强的内聚力，分子结构致密，所以它的力学性能高于酚醛树脂和不饱和聚酯等通用型热固性树脂。 (2)粘接性能优异。环氧树脂固化体系中活性极大的环氧基、羟基以及醚键、胺键、酯键等极性集团赋予环氧固化物以极高的粘接强度。再加上它有很高的内聚强度等力学性能，因此它的粘接性能特别强，可用作结构胶。 (3)固化收缩率小。一般为1％～2％。是热固性树脂中固化收缩率最小的品种之一(酚醛树脂为8％～10％；不饱和聚酯树脂为4％～6％；有机硅树脂为4％～8％)。线胀系数也很小，一般为6×10-5/℃。所以其产品尺寸稳定，内应力小，不易开裂。 (4)工艺性好。环氧树脂固化时基本上不产生低分子挥发物，所以可低压成型或接触压成型。配方设计的灵活性很大，可设计出适合各种工艺性要求的配方。 (5)电性能好。是热固性树脂中介电性能最好的品种之一。 (6)稳定性好。不合碱、盐等杂质的环氧树脂不易变质。只要贮存得当(密封、不受潮、不遇高温)，其贮存期为1年。超期后若检验合格仍可使用。环氧固化物具有优良的化学稳定性。其耐碱、酸、盐等多种介质腐蚀的性能优于不饱和聚酯树脂、酚醛树脂等热固性树脂。 (7)环氧固化物的耐热性一般为80～100℃。环氧树脂的耐热品种可达200℃或更高。 (8)在热卧性树脂中，环氧树脂及其固化物的综合性能最好。 2、环氧树脂的应用特点 (1)具有极大的配方设计灵活性和多样性。能按不同的使用性能和工艺性能要求，设计出针对性很强的最佳配方。这是环氧树脂应用中的一大特点和优点。但是每个最佳配方都有一定的适用范围(条件)，不是在任何工艺条件和任意使用条件下都宜采用。也就是说没有“万能”的最佳配方。必须根据不同的条件，设计出不同的最佳配方。由于不同配方的环氧树脂固化体系的固化原理不完全相同，所以环氧树脂的固化历程，即固化工艺条件对环氧固化物的结构和性能影响极大。相同的配方在不同的固化工艺条件下所得产品的性能会有非常的大的差别。所以正确地作出最佳材料配方设计和工艺设计是环氧树脂应用技术的关键，也是技术机密所在。要能生产和开发出自己所需性能的环氧材料，就必须设计出相应的专用配方及其成型工艺条件。因此，就必须深入了解和掌握环氧树脂及其固化剂、改性剂等的结构与性能、它们之间的反应机理以及对环氧固化物结构及性能的影响。这样才能在材料配方设计和工艺设计中得心应手，运用自如，取得最佳方案，生产和开发出性能最佳、成本最低的环氧材料和制品。 (2)不同的环氧树脂固化体系分别能在低温、室温、中温或高温固化，能在潮湿表面甚至在水中固化，能快速固化、也能缓慢固化，所以它对施工和制造工艺要求的适应性很强。环氧树脂可低压成型或接触压成型，因此可降低对成型设备和模具的要求，减少投资，降低成本。 (3)在三大通用型热固性树脂中，环氧树脂的价格偏高，从而在应用上受到一定的影响。但是，由于它的性能优异，所以主要用于对使用性能要求高的场合，尤其是对综合性能要求高的领域。

电泳涂料用环氧树脂组成物

电泳涂料用环氧树脂组成物 日本专利公开:平6-271794 发明人:武田基幸 概述： 本发明关于耐冲击性和耐腐蚀性优秀的阴极电泳涂料用环氧树脂组成物,特别是关于在不降低阴极电泳涂膜的耐腐蚀性下能提高其耐冲击性的稳定的阴极电泳涂料用环氧树脂组成物。 阻极电泳涂装,作为泳透性或膜厚均匀性、优异的防腐蚀性和环境污染少的涂装方法,除作汽车底漆外,还可广泛地用作工厂机械或家庭器具、电器制品的底漆等。但是,特别是在汽车涂装体系这样的要求高耐腐蚀性和高冲击性等的领域中,期望有高物性的涂膜。作为一般电泳涂料用树脂,主链采用耐腐蚀性优秀的双酚A型环氧树脂,它与钢板的附着性好,但其缺点是硬而脆。为此,历来都采用聚醚多元醇、聚酯二醇、聚酯多元醇、末端羧基化的丁二烯丙烯腈、多胺等柔韧性扩链剂来改性环氧树脂。但是,尽管这些改性能提高耐冲击性,然而其他涂膜性能特别是耐腐蚀性却出现问题。后来又提出在电泳涂料中添加由内交联乙烯属不饱和单体的聚合物制成的微胶,例如,日本专利公开昭62-149761、昭62-273271、昭63-63760、昭63-63677、昭64 -17895、平4-165098、平4-226171等提出在阴极电泳涂料中添加微胶,以提高涂膜的平滑性、提高消光及端部防腐蚀性、但是这些方法提高耐腐蚀性和耐光冲击的效果还不如意,在涂料贮存中有微胶产生沉降,涂料稳定性差等缺点。 本发明者等对贮存中微胶不沉降、涂料稳定性好的电泳涂料进行了种种研究,其结果完成了本发明。本发明的目的在于提供在不降低阴极电泳涂膜耐腐蚀性下提高耐冲击性的电泳涂料用的稳定的环氧树脂组成物。 本发明的要点是,将分散了2～30重量份(甲基)丙烯酸聚合物微粒成分的环氧树脂和胺反应得的反应物特征的电泳涂料用环氧树脂组成物,其制法是,在预先液化的环氧树脂中,分散(甲基)丙烯酸酯系聚合物微粒子成分后为得到一定分子量,再在催化剂存在下与双酚类反应,把得到的环氧树脂和胺反应,制造电泳涂料用环氧树脂组成物。 本发明的电泳涂料用环氧树脂组成物是在预先液化的环氧树脂中分散(甲基) 丙烯酸酯系聚合物微粒子成分2～30重量份之后,为得到一定分子量再和双酚类在催化剂存在下物反应,得到的分散子(甲基)丙烯酸酯系聚合物的环氧树脂再和胺反应的反应物,聚合物微粒子自身被环氧·胺加成物包覆,由此而得到聚合物微粒稳定的树脂。 对于此点再进行说明,从前的技术是在环氧树脂分散体中添加混合聚俣物微粒子分散液,由于聚合物微粒子是在直接在水系中被稳定分散的,微粒子表面如-COOH、-NH 2、-OH等极性基必须和表面活性剂等作用。而本发明中,聚合物微粒子是被分攻体预先液化的环氧树脂中,其表面一旦用环氧树脂包覆之后,该粒子表面的环氧树脂就和胺发生发生反应,那么聚合物微粒子就被环氧·胺加成物包覆，根据需要，用酸中和并成为水性化树脂。由于聚合物微粒子不是直接与水接触的，推定能改善稳定性。这点是本发明与从前技术的主要不同点。 以下详细说明本发明,本发明用的均匀分散(甲基)丙烯酸酯聚合物微粒子的液态环氧树脂可按众所周知的方法制造。例如,用乳液聚合法,悬浮聚合法。溶液聚合法等历来各种聚合法制造的(甲

碳纤维表面改性开题报告

南昌航空大学科技学院 毕业设计（论文）开题报告 题目碳纤维表面改性研究进展 专业名称高分子材料与工程 班级学号088102121 学生姓名刘强 指导教师万里鹰 填表日期2012 年 3 月16 日

碳纤维的表面改性研究进展 一．选题的依据及意义： 1.碳纤维简介 碳纤维是纤维状的碳素材料，含碳量在90%以上。它是利用各种有机纤维在惰性气体中、高温状态下碳化而制得。碳纤维具有十分优异的力学性能，是目前已大量生产的高性能纤维中具有最高的比强度和最高的比模量的纤维，特别是在2000℃以上的高温惰性环境中，碳材料是唯一强度不下降的物质，是其他主要结构材料（金属及其合金）所无法比拟的。除了优异的力学性能外，碳纤维还兼具其他多种优良性能，如低密度、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、抗疲劳、震动衰减性高、电及热传导性高、热膨胀系数低、光穿透性高，非磁体但有电磁屏蔽性等。但未经表面处理的碳纤维表面惰性大，缺乏具有化学活性的官能团，与基体的黏结性差，界面中存在较多的缺陷，限制了碳纤维高性能的发挥。因此，国内外对碳纤维的表面改性研究非常活跃。碳纤维的表面改性主要通过提高碳纤维表面活性，强化碳纤维与基体树脂之间界面性能，达到提高复合材料层间剪切强度的目的。 作为高性能纤维的一种，碳纤维既有碳材料的固有特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是先进复合材料最重要的增强材料，已在军事及民用工业的各个领域取得广泛应用，从航天、航空、汽车、电子、机械、化工、轻纺等民用工业到运动器材和休闲用品等。因此，碳纤维被认为是高科技领域中新型工业材料的典型代表，为世人所瞩目。碳纤维产业在发达国家支柱产业升级乃至国民经济整体素质提高方面，发挥着非常重要的作用，对我国产业结构的调整和传统材料的更新换代也有重要意义，对国防军工和国民经济有举足轻重的影响。 2 碳纤维表面结构与性能 碳纤维一般是用分解温度低于熔融点温度的纤维状聚合物通过千度以上固相热解而制成的,在热裂解过程中排出其它元素,形成石墨晶格结构。通过在氧气等离子气体中用腐蚀方法研究碳纤维的结构发现,石墨微晶在整个纤维中的分布是不均匀的,碳纤维由外皮层和芯层两部分组成,外皮层和芯层之间是连续的过渡层。延直径测量,皮层约占14%,芯层约占39%。皮层的微晶尺寸较大,排列较整齐有序。由皮层到芯层,微晶尺寸减小,排列逐渐变得紊乱,结构的不均匀性越来越显著,称之为过渡区。碳纤维表面的粗糙度、微晶大小、官能团的种类和数量对碳纤维与基体的结合性能有很大的影响。增加表面粗糙度有利于碳纤维与基体树脂的机械嵌合,增强锚锭效应;石墨微晶越大,处于碳纤维表面棱角和边缘位置的不饱和碳原子数目越少,表面活性越低,相反,微晶越小,活性碳原子的数目就越多,越有利于纤维与树脂的粘合;碳纤维表面的官能团如- OH、-NH2等能与基体

环氧树脂特性

环氧树脂 目录 材料简介应用特性类型分类使用指南国内主要厂商环氧树脂应用领域环氧树脂行业 材料简介 环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物，除个别外，它们的相对分子质量都不高。环氧树脂的分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征，环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。由于分子结构中含有活泼的环氧基团，使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶、不熔的具有三向网状结构的高聚物。 应用特性 1、形式多样。各种树脂、固化剂、改性剂体系几乎可以适应各种应用对形式提出的要求，其范围可以从极低的粘度到高熔点固体。 2、固化方便。选用各种不同的固化剂，环氧树脂体系几乎可以在0～180℃温度范围内固化。 3、粘附力强。环氧树脂分子链中固有的极性羟基和醚键的存在，使其对各种物质具有很高的粘附力。环氧树脂固化时的收缩性低，产生的内应力小，这也有助于提高粘附强度。 4、收缩性低。环氧树脂和所用的固化剂的反应是通过直接加成反应或树脂分子中环氧基的开环聚合反应来进行的，没有水或其它挥发性副产物放出。它们和不饱和聚酯树脂、酚醛树脂相比，在固化过程中显示出很低的收缩性（小于2%）。 5、力学性能。固化后的环氧树脂体系具有优良的力学性能。 6、电性能。固化后的环氧树脂体系是一种具有高介电性能、耐表面漏电、耐电弧的优良绝缘材料。 7、化学稳定性。通常，固化后的环氧树脂体系具有优良的耐碱性、耐酸性和耐溶剂性。像固化环氧体系的其它性能一样，化学稳定性也取决于所选用的树脂和固化剂。适当地选用环氧树脂和固化剂，可以使其具有特殊的化学稳定性能。 8、尺寸稳定性。上述的许多性能的综合，使环氧树脂体系具有突出的尺寸稳定性和耐久性。 9、耐霉菌。固化的环氧树脂体系耐大多数霉菌，可以在苛刻的热带条件下使用。 类型分类 根据分子结构，环氧树脂大体上可分为五大类： 1、缩水甘油醚类环氧树脂 2、缩水甘油酯类环氧树脂 3、缩水甘油胺类环氧树脂 4、线型脂肪族类环氧树脂 5、脂环族类环氧树脂 复合材料工业上使用量最大的环氧树脂品种是上述第一类缩水甘油醚类环氧树脂，而其中又以二酚基丙烷型环氧树脂（简称双酚A型环氧树脂）为主。其次是缩水甘油胺类环氧树脂。 1、缩水甘油醚类环氧树脂 缩水甘油醚类环氧树脂是由含活泼氢的酚类或醇类与环氧氯丙烷缩聚而成的。

环氧树脂固化剂概述

环氧树脂固化剂概述 环氧树脂本身为热塑性的线型结构，受热后固态树脂可以软化、熔融，变成粘稠态或液态;液态树脂受热黏度降低。只有加入固化剂后，环氧树脂才能得到实用。一个完整概念的环氧树脂组成物应该由四个方面的成分组成。但在实际应用时，不一定四个方面的成分都要具备，但树脂成分中的固化剂必不可少，可见固化剂的重要。 环氧树脂所以能取得广泛应用，就是因为这些成分多变配合的结果。尤其是固化剂，一旦环氧树脂确定之后，固化剂对环氧树脂组成物的工艺性和固化产物(产品)的最终性能起决定性作用。 固化剂定义及分类 1、定义 环氧树脂本身是热塑性的线型结构，不能直接拿来就应用，必须在向树脂中加入第二组分，在一定温度(或湿度)等条件下，与环氧树脂的环氧基进行加成聚合反应，或催化聚合反应，生成三维网络结构(体型网状结构)的固化物后才能使用。这个充当第二组分的化合物称作固化剂，分为加成型固化剂和触媒型固化剂。 2、固化剂的分类 固化剂按反应性和化学结构分类如下 1、伯胺与环氧基的反应 当用伯胺固化环氧树脂时，在第一阶段伯胺和环氧基反应生成仲胺;在第二阶段，生成的仲胺和环氧基反应生成叔胺，并且生成的羟基亦能和环氧基反应、具有加速反应进行的倾向。 胺的化学结构不同，它们与环氧基的反应速度也不相同，在初期反应速度比较快，环氧基消耗的比较多，到达一定的时间后，环氧基的消耗不像开始那么多。环

氧基的反应程度在3周的期间内非常低，聚酰胺只有40%，二亚乙基三胺也只不过65%，要进一步提高环氧基的反应程度，有必要在高温下进行固化反应。 当多胺固化环氧树脂时，醇或酚的存在会促进反应加快，但不能改变最后的反应程度。醇、酚的羟基和环氧基的氧原子形成氢键而促进开环，醇羟基容易开成这种键，因此显示更大的从促进作用。除了酚、醇之外，有机酸、硫酰胺等对反应也有促进作用。但邻苯二甲酸、顺丁烯二酸没有促进作用，这是由于它们和胺反应和成了酰亚胺之故。有些基团具有抑制作用。 如:,OR、,COOR、,SO3R、,CON2R、,SO2NR2、,CN、,NO2等。 2、叔胺与环氧基的反应 叔胺是强碱性化合物。叔胺固化环氧树脂按阴离子聚合反应进行。阴离子聚合固化剂首先作用环氧基，使其开环，生成氧阴离子，氧阴离子攻击环氧基，开环加成，这种开环加成连锁 反应进行下去固化环氧树脂。 3、咪唑化合物与环氧基反应 咪唑化合物为五元杂环化合物。结构式中含有两个氮原子，一个氮原子处于仲胺，另一个氮原子为叔胺。首先仲胺基的活泼氢和环氧基反应生成加成物，该加成物再和别的环氧基反应生成在分子内兼具?和?离子的离子络合物，生成的离子络合物的?和环氧基反应，以连锁反应的方式开环聚合固化环氧树脂。咪唑的阴离子聚合受加成物生成的制约，因此聚合速度比叔胺慢。 4、三氟化硼,胺络合物与环氧基的反应 BF3是环氧树脂的阳离子型催化剂，由于反应剧烈，无法应用，以与路易斯碱(胺类、醚类等)形成络合物的形式使用。BF3胺络合物是应用最早的潜伏型固化剂之一。它的阳离子聚合反应历程引发环氧基开环聚合，在和环氧基反应时，环氧基

环氧树脂

环氧树脂 百科名片 环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物，除个别外，它们的相对分子质量都不高。环氧树脂的分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征，环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。由于分子结构中含有活泼的环氧基团，使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶、不熔的具有三向网状结构的高聚物。 目录[隐藏] 应用特性 类型分类 使用指南 国内主要厂商 环氧树脂应用领域 环氧树脂行业 环氧树脂的发展简史 英文术语:epoxy Resin 凡分子结构中含有环氧基团的高分子化合物统称为环氧树脂。固化后的环氧树脂具有良好的物理化学性能，它对金属和非金属材料的表面具有优异的粘接强度，介电性能良好，变定收缩率小，制品尺寸稳定性好，硬度高，柔韧性较好，对碱及大部分溶剂稳定，因而广泛应用于国防、国民经济各部门，作浇注、浸渍、层压料、粘接剂、涂料等用途。 我国自1958年开始对环氧树脂进行了研究，并以很快的速度投入了工业生产，至今已在全国各地蓬勃发展，除生产普通的双酚A-环氧氯丙烷型环氧树脂外，尚生产各种类型的新型环氧树脂，以满足国防建设及国发经济各部门的急需。 环氧树脂的制备方法大致有下列几种类型： 1、活性氢化物与环氧氯丙烷反应； 2、以过氧化氢或过酸（例过醋酸）将双键进行液相氧化； 3、双键化合物的空气氧化；

4、其它。 由于它的性能并不是十分完美的，同时应用环氧树脂的对象也不是千遍一律的，根据使用的对象不同，对环氧树脂的性能也有所要求，例如有的要求低温快干，有的要求绝缘性能优良------。因而要有的放矢对环氧树脂加以改性，改性的方法大致有下列几种： 1、选择固化剂； 2、添加反应性稀释剂； 3、添加填充剂； 4、添加别种热固性或热塑性树脂； 5、改良环氧树脂本身。 [编辑本段] 应用特性 纳米氧化铝透明液体XZ-LY101体颜色无色透明色固含量的20%-25%。该纳米氧化铝透明分散液中使用的是5-10纳米的氧化铝，该5-10纳米的氧化铝是经过原来粒径稍大的纳米氧化铝经过层层深加工筛选出来的氧化铝，具有明显纳米蓝相，添加到各种丙烯酸树脂，聚氨酯树脂，环氧树脂，三聚氰胺树脂，硅丙乳液等树脂的水性液体中，添加量为5%到10%，可以明显提高树脂的硬度，硬度可达6-8H甚至更高。完全透明，该纳米氧化铝液体可以是水性的或者油性的任何溶剂，由于其纳米粒径相当细小，固无论是何种溶剂皆是透明的，同时可以做各种玻璃涂层材料，宝石，精密仪器材料等。 纳米氧化铝油性树脂用液体XZ-LY102体颜色白色半透明，固含量的20%-50%。该氧化铝油性树脂用液体XZ-LY102中使用的是20纳米的氧化铝，该20纳米的氧化铝是经过原来粒径稍大的纳米氧化铝经过层层深加工筛选出来的氧化铝，具有明显纳米蓝相，添加到各种油性丙烯酸树脂，聚氨酯树脂，环氧树脂，三聚氰胺树脂，硅丙乳液等树脂的液体中，添加量为2%到5%，可以明显提高树脂的硬度，硬度可达6-8H甚至更高。该氧化铝油性树脂用液体XZ-LY102是油性的溶剂，溶剂是醇类，醚类，脂类，由于其纳米粒径相当细小，固无论是何种溶剂白色透明的，同时可以做各种玻璃涂层材料，宝石，精密仪器材料等。明显提高硬度，强度，提高耐刮擦力。 性质: 1. 氧化铝油性树脂用液体XZ-LY102透明，含量高。不沉淀不分层。 2. 氧化铝油性树脂用液体XZ-LY102，油性液体，可以是醇类，醚类，酮类液体。皆是透明，相容性很好。 3、氧化铝油性树脂用液体XZ-LY102 PH=7.0 但是具体ph值具体可根据客户要求调整。调整ph值对液体无影响。 4、氧化铝油性树脂用液体XZ-LY102硬度高、尺寸稳定性好，可广泛应用于各种塑料、橡胶、陶瓷、耐火材料等产品的补强增韧

关于芳纶纤维改性和芳纶纤维增强复合材料用树脂基体的研究

关于芳纶纤维改性和芳纶纤维增强复合材料用树脂 基体的研究 摘要:芳纶纤维与各种树脂制成高性能复合材料广泛应用于航天、国防、汽车等行业，由于芳纶纤维具有高结晶度、表面化学活性基团少等缺点，使复合材料出现层间剪切强度、横向拉伸强度等性能较低等缺点，限制了复合材料性能的发挥及其应用领域的推广。芳纶纤维复合材料研究，集中在对芳纶纤维表面进行物理的、化学方面的改性处理以及合适树脂基体的选择。本文对这两个方面进行了总结，并提出了相关展望。 关键词:芳纶纤维复合材料改性树脂基体 1前言 1.1芳纶的定义 芳纶是一种高科技纤维,它的全称为“芳香族聚酰胺纤维”,它具有优良的力学性能,理想的机械性质和稳定的化学性质理想的机械性质。由芳香环和酰胺键构成了聚合物大分子的主链,且其中至少86%的酰胺基直接键合在芳香环上,每个重复单元的酰胺基中的氮原子和羰基均直接与芳香环中的碳原子相连接并置换其中的一个氢原子,我国将其定名为芳纶。它包括全芳族聚酰胺纤维和杂环芳族聚酰胺纤维2大类,全芳族聚酰胺纤维主要包括对位的聚对苯二甲酰对苯二胺和聚对苯甲酰胺纤维、间位的聚间苯二甲酰间苯二胺和聚间苯甲酰胺纤维、共聚芳酰胺纤维以及如引入折叠基、巨型侧基的其它芳族聚酰胺纤维;杂环芳族聚酰胺纤维是指含有氮、氧、硫等杂质原子的二胺和二酰氯缩聚而成的芳论,如有序结构的杂环聚酯胺纤维等。由于聚对苯二甲酰对苯二胺（对位芳纶，其产品有Kevlar，Twaron，国产芳纶II）是中国市场上应用最广的芳纶，本文中芳纶均指对位芳纶。 1.2芳纶纤维的应用 纤维增强树脂基复合材料因有比强度高、比模量大、比重小等特点,而得到广泛应用。先进复合材料的增强材料有碳纤维、硼纤维、超高分子量聚乙烯纤维和芳纶纤维。芳纶纤维具有模量高、强度大以及耐热性和化学稳定性等特点,与金属和碳纤维相比,具有更低的介电常数[1],芳纶纤维与各种树脂制成高性能复合材料广泛应用于航天航空、电子信息等领域,

(完整)常见环氧树脂种类及性能

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常见环氧树脂种类及性能 一、定义 1、环氧树脂（EpoxyResin)是泛指含有两个或两个以上环氧基，以脂肪族、脂环族或芳香族等有机化合物为骨架并能通过环氧基团反应形成有用的热固化产物的高分子低聚体(Oligomer)。当聚合度n为零时，称之为环氧化合物,简称环氧化物（Epoxide）.这些低相对分子质量树脂虽不完全满足严格的定义但因具有环氧树脂的基本属性在称呼时也不加区别地统称为环氧树脂.典型的环氧树脂结构如下式。 2、环氧基是环氧树脂的特性基团，它的含量多少是这种树脂最为重要的指标。描述环氧基含量有以下几种不同的表示法： ⑴环氧当量:是指含有1mol环氧树脂的质量，低相对分子质量（分子量）环氧树脂的环氧当量为175~200g/mol，随着分子量的增大环氧基间的链段越长,所以高分子量环氧树脂的环氧当量就相应的高. ⑵环氧值：每100g树脂中所含有环氧基的物质的量（摩尔）。这种表示方法有利于固化剂用量的计量和用量的表示。因为固化剂用量的含义是每100g环氧树脂中固化剂的加入量(partperhundredofresin缩写成phr）。我国采用环氧值这一物理量。环氧当量=100/环氧值 3、粘度的定义 粘度：液体在流动时，在其分子间产生的内摩擦的性质，称为液体的黏性，黏性的大小用黏度表示，是用来表征液体性质相关的阻力因子。 粘度单位有两种： 1、厘泊(cps) 2、毫帕秒(m·pas） 1厘泊（cps）=1毫帕秒（m·pas）

环氧树脂

环氧树脂

环氧树脂的命名 (1) 双酚A型环氧树脂 (2) 水性环氧树脂 (3) 柔韧性环氧树脂 (4) 环氧树脂的主要性能指标及测定方法 .......

一、环氧树脂的命名 1、国标GB／T1630-1989的命名法 按照GB/T1630-1989的规定，环氧树脂的名称由树脂缩写代号加牌号组成。按照GB/T1844-1995规定，环氧树脂缩写代号用“EP”表示。环氧树脂牌号由两个数字组组成。两组数字间用一字线连接：第Ⅰ数字组—第Ⅱ数字组。 (1)第1数字组。第1数字组由5位阿拉伯数字组成。每一数字(命名顺序号l、2、3、4、5)代表所指的特性，前两位数字表示树

脂的化学组分，后三位数字分别表示树脂黏度、环氧当量的范围值和对改性剂或溶剂的规定。按照表2—1列出的命名顺序号，依次标出各项性能的类别数或档数。如果某项性能末作规定，则在相应位置以“0”表示。 (2)第Ⅱ数字组。第Ⅱ数字组由3位阿拉伯数字组成。每一数字(命名顺序号6、7、8)代表所指的特性，分别表示树脂的密度范围值、添加剂类型和特征。按照表2—2列出的命名顺序号，依次标出各项性能的档数。如果某项性能未作规定，则在相应位置以“0”表示。 环氧树脂的主要性能

注：树脂化学组分用两位阿拉伯数字表示，如“1”类树脂写作“01”，“10”类树脂写作“10”。对由两类不同化学组分组成的树脂混合物，可用符号“00”表示。 环氧树脂的次要性能

注：①如果使用多种添加剂或规定有多种特征标示，应标出最主要的一种。②全面评定材料的燃烧性，至少需要测定燃烧性、引火性、放出热量、释放的有毒气体和烟密度等性能。 (3)命名举例。例1-某种环氧树脂(EP)，化学组分为脂肪族缩水甘油醚(03)，教度为l-5Pa·s(3)，环氧当量为291-525g/mol(6)，不含改性剂(1)，密度为1.15-1.19g/cm3(3)，未规定添加剂(0)和特征(o)，其名称为EP0336l-300。例2- 某种环氧树脂(EP)，系以两种不同化学组分(00)组成，树脂为半固体(5)，环氧当量为2ll一290g/mol(5)，含有活性剂(2)，密度为1.20-1.29 g/cm3 (4)，加有填料(2)和具有耐热注(5)，其名称为EP 00552—425。 2、国标GB／T1630-1989的命名法 鉴于目前仍大量采用环氧树脂的老型号，故将老国标“GB／T1630-1989环氧树脂分类、型号、命名”中环氧树脂的命名摘录于下，以便查阅。 (1)分类和代号环氧树脂按其主要组成物质不同而分类，并分别给以代号如下。

环氧树脂生产工艺

环氧树脂生产工艺 摘要：对环氧树脂进行简单的介绍，包括其定义，发展概况，分类及其生产工艺等等。选取了双酚A型环氧树脂为例，介绍其生产工艺中的原料，流程，设备以及后期的“三废”的处理。 关键词：环氧树脂发展概况生产工艺 定义及发展概况 1.环氧树脂定义 环氧树脂（Epoxy Resin）是指分子结构中含有2个或2个以上环氧基并在适当的化学试剂存在下能形成三维网状固化物的化合物的总称，是一类重要的热固性树脂。最常用的双酚A 型环氧树脂含2个环氧基。化学名称：双酚A二缩水甘油醚. 英文名称： Diglycidyl ether of bis phenol A（缩写DGEBP A）,其结构为： 2.发展概况 环氧树脂的发明曾经历了相当长的时期，它的工业化生产和应用仅是近40年的事情。 在19世纪末和20世纪初两个重大的发现揭开了环氧树脂发明的帷幕。远在1891年德国的Lindmann用对苯二酚和环氧氯丙烷反应生成了树脂状产物。1909年俄国化学家Prileschajew发现用过氧化苯甲醚和烯烃反应可生成环氧化合物。这两种化学反应至今仍 是环氧树脂合成中的主要途径。 我国的环氧树脂的开发始于1956年，在沈阳、上海两地首先获得了成功。1958年上海开始工业化生产。经过40余年的努力，我国环氧树脂生产和应用得到了迅速的发展。目前生产厂家已达100余家。生产的品种、产量日益增多，质量不断提高，在现代化的建设中正起着越来越重要的作用。 环氧树脂的分类及其合成工艺 1.分类 按化学结构差异：环氧树脂可分为缩水甘油类环氧树脂和非缩水甘油类环氧树脂2大类。 按分子中官能团的数量：环氧树脂可分为双官能团环氧树脂和多官能团环氧树脂。 按室温下的状态：环氧树脂可分为液态环氧树脂和固态环氧树脂。 2.生产工艺 环氧树脂的种类繁多，不同类型的环氧树脂的合成方法不同。环氧树脂的合成方法主要有两种：(1) 多元酚、多元醇、多元酸或多元胺等含活泼氢原子的化合物与环氧氯丙烷等含环氧基的化合物经缩聚而得。(2) 链状或环状双烯类化合物的双键与过氧酸经环氧化而成。

芳纶纤维表面改性及其增强树脂基复合材料制备的研究进展

工 程 塑 料 应 用 ENGINEERING PLASTICS APPLICATION 第46卷，第8期2018年8月 V ol.46，No.8Aug. 2018 149 doi:10.3969/j.issn.1001-3539.2018.08.027 芳纶纤维表面改性及其增强树脂基 复合材料制备的研究进展 张雄斌，贺辛亥，程稼稷 (西安工程大学材料工程学院，西安 710048) 摘要：综述了近年来芳纶纤维的表面改性方法，包括表面活化法、共聚改性法、络合改性法等化学改性方法及涂层法、高能射线法、等离子体改性法等物理改性方法，指出了各种改性方法存在的不足；介绍了芳纶纤维增强树脂基复合材料的制备方法，包括拉挤成型、模压成型、树脂传递模塑(RTM)成型、湿法缠绕成型等，对比分析了各种制备方法的优缺点；对其未来的研究方向和发展趋势进行了展望。 关键词：芳纶纤维；表面改性；树脂基复合材料；制备方法；发展趋势 中图分类号：TB332 文献标识码：A 文章编号：1001-3539(2018)08-0149-05 Research Progress on Surface Modification of Aramid Fibers and Preparation of Their Reinforced Resin Matrix Composites Zhang Xiongbin ， He Xinhai ， Cheng Jiaji (School of Materials Science & Engineering ， Xi ’an Polytechnic University ， Xi ’an 710048， China) Abstract ：The modification methods of aramid fibers were reviewed. These modification methods include chemical modifica-tion methods and physical modification methods. Chemical modification methods include surface activation method ，copolymeriza-tion modification ，complexing modification ，etc. Physical modification methods include coating method ，high energy ray method ，plasma modification and so on. The shortcomings of various modification methods were pointed out. The preparing techniques of ar-amid fibers reinforced resin matrix composites were introduced. These preparation methods include pultrusion ，mold forming ，resin transfer molding (RTM) and wet winding ，etc. The advantages and disadvantages of various preparation methods were compared and analyzed. Their future research direction and development trend were proposed. Keywords ：aramid fiber ；surface modification ；resin matrix composite ；preparation method ；development trend 芳纶纤维是一种高性能纤维，具有相对密度小、高模量、耐剪切等优异性能，被广泛应用于航空航天、军事、机械等领域[1–2]，但因芳纶纤维内部具有的高结晶度、高取向度等特殊结构，需对芳纶纤维进行表面改性，以增加纤维表面的粗糙度和引入有化学反应活性的官能团，提升与基体之间的反应活性，增强与基体之间的粘结性能[3]。为改善界面结合性能，对芳纶纤维进行表面改性，同时借助优异的制备方法获取高性能芳纶纤维增强树脂基复合材料一直是该领域研究的热点[4]。笔者综述了芳纶纤维表面改性及其树脂基复合材料的制备方法，展望了芳纶纤维增强树脂基复合材料未 来研究的重点方向和发展趋势。1　芳纶纤维表面改性 芳纶纤维因其光滑的表面，惰性的化学结构导致其与基体材料之间的粘结性能较差，制约了其广泛应用[5]。根据芳纶纤维表面改性方法的不同，主要分为化学改性和物理改性两种。1．1　化学改性 化学改性是指借助化学反应在纤维的表面引入一定量的活性反应基团，从而提升纤维与基体之间的粘附作用[6]。根据改性机理的不同，对芳纶纤维表面进行化学改性的方法 基金项目：中国纺织工业联合会指导性项目(2015116，2016052)，陕西省工业科技攻关项目(2016GY-014)通讯作者：贺辛亥，博士，教授，主要从事复合材料设计及成型研究 E-mail ：he_xinhai@https://www.wendangku.net/doc/cb18975762.html, 收稿日期：2018-06-10 引用格式：张雄斌，贺辛亥，程稼稷.芳纶纤维表面改性及其增强树脂基复合材料制备的研究进展[J].工程塑料应用，2018，46(8)：149–153. Zhang Xiongbin ，He Xinhai ，Cheng Jiaji. Research progress on surface modification of aramid fibers and preparation of their reinforced resin matrix composites[J]. Engineering Plastics Application ，2018， 46(8)：149–153.

高性能环氧树脂基复合材料的研究现状及应用进展

高性能环氧树脂基复合材料的研究现状及应用进展2018年8月1日星期三 Linda 中山沃瑞森 环氧树脂是一类重要的热固性树脂，具有良好的粘结性、稳定性、耐热性、力学性能、且固化收缩率小，成本低廉。环氧树脂作为胶粘剂、涂料和复合材料等的树脂基体，被广泛应用于轻工、建筑、航天航空、电子电气及其他先进复合材料的各个领域。本文由苏州挪恩复合材料有限公司研究人员从环氧树脂的增韧、耐热、增强方面对高性能环氧树脂基复合材料的现状进行阐述。 在航空航天等领域，对环氧树脂韧性耐温性和模量有着较高要求。热塑性树脂具有高韧性、高强度和耐热性好的特性，用热塑性树脂作为增韧剂可以在增韧环氧树脂的同时保持耐热性能和模量。国外将EP/CF

复合材料应用在战斗机和直升机的机身、主翼、垂尾翼、平尾翼及蒙皮等部位，起到明显减重作用，大大提高了抗疲劳耐腐蚀等性能。 在广泛的应用领域中环氧树脂除了要具备基本的力学性能要求外，还需要有良好的耐高温性能，对于提高环氧树脂体系耐热性的方法主要有改变环氧树脂、固化剂的结构或导入新结构，采用耐热性较好的材料对环氧树脂改性。 碳纤维具有十分优异的力学性能，由碳纤维增强环氧树脂所制备的复合材料性能表现优异。而由于碳纤维表面能低、与基体浸润性差，使其与基体材料的界面粘结力较弱，因此需要提前对其进行表面处理。玻璃纤维/环氧树脂复合材料是目前研究较成熟应用最广的一种环氧复合材料，该材料具有轻质高强、耐疲劳和绝缘等性能，在军事中可被用作防弹头盔、防弹衣等。 （图示：碳纤维安全头盔） 环氧树脂是先进复合材料中应用最广泛的树脂体系，适用于多种成型工

艺，可配制成不同配方，可调节粘度范围大，适用于不同的生产工艺，国内外对高性能环氧树脂的研究近几年已取得很大进展，很多环氧树脂复合材料集多种优异性能于一体，极大推动了高端科技产业的发展。 沃瑞森拥有自已强大的黏结数据库，有匹配各种功能黏结的推荐。配合世界知名品牌胶粘剂材料。给您最适合及高性价比的技术支持！

环氧树脂的固化

实验五 环氧树脂的固化 化工系 毕啸天 2010011811 一、实验目的 1.了解高分子化学反应的基本原理及特点 2.了解环氧树脂的制备及固化反应的原理、特点 二、实验原理 热固性树脂是一类重要的树脂材料，环氧树脂（epoxy resins ）就是其中的一大品种。含有环氧基团的低聚物，与固化剂反应形成三维网状的固化物，是这类树脂的总称，其中以双酚A 型环氧树脂产量最大，用途最广。它是由环氧氯丙烷与双酚A 在氢氧化钠作用下聚合而成。根据不同的原料配比，不同反应条件，可以制备不同软化点、不同分子量的环氧树脂。其通式如下： CH 2 CH CH 2 O C CH 3 CH 3 OCH 2CHCH 2 OH n C CH 3CH 3 OCH 2 CH CH 2 O 环氧树脂通常用下面几个参数表征： 1.树脂粘度 2.环氧当量或环氧值 3.平均分子量和分子量分布 4.熔点或软化点 环氧值是表征环氧树脂质量的重要指标。它表示每100g 环氧树脂中含环氧基的摩尔数。我国环氧树脂部颁牌号中的两位数字是该牌号树脂的平均环氧值×100，所以部颁牌号可以很简明的表示出该环氧树脂的主要特征。 环氧树脂的结构中末端的活泼的环氧基和侧羟基赋予树脂反应活性，双酚A 骨架提供强韧性和耐热性；亚甲基链赋予树脂柔韧性；羟基和醚键的高度极性，使环氧树脂分子与相邻界面产生了较强的分子间作用力。双酚A 型环氧树脂综合性能好，因而用途广泛，商业上称作“万能胶”。 环氧树脂在未固化前呈热塑性的线性结构，通过与固化剂发生化学反应，形成网状结构的大分子，才具有使用价值。环氧树脂固化物的性能除了取决于自身的结构特性以外，还取决于固化剂的种类。此外固化物性能还受固化反应程度的影响。采用的固化条件不同，交联密度也会不同，所得固化物的性能也各异。环氧树脂的固化剂种类很多，不同的固化剂，其交联反应也不同。 未固化的环氧树脂是粘性液体或脆性固体，没有实用价值，只有与固化剂进行固化生成交联网络结构才能实现最终用途。环氧树脂与固化剂的反应，除了一般的脂肪胺和部分脂环胺类固化剂可以在常温固化外，其它大部分脂环族胺和芳香胺类以及全部的酸酐类固化剂都需要在较高的温度下经过较长的时间才能发生固化交联反应。为了降低固化温度，使用促进剂是必要的，适用于胺类和酸酐类固化环氧树脂的促进剂可分为亲核型、亲电型和金属羧酸（或乙酰丙酮）盐三类。环氧树脂的固化反应是通过环氧基的开环反应完成的，末端基为环氧基的树脂可以和多种含活泼氢的化合物反应。活泼氢对环氧化合物的作用先是在环氧基的 氧原子上引起质子的亲电附加，生成H 3O ＋离子，此反应非常迅速，在此H 3O ＋ 离子的作用下进行亲核进攻，使环氧基开环。含有活泼氢的化合物有醇、酚、羧酸、硫醇、酰胺、脲类和异氰酸酯等，上述反应并不需要消除小分子就能使链增长或交联，因此环氧树脂比其它类型

芳纶纤维表面改性研究

芳纶纤维表面改性研究进展 摘要：分析了芳纶纤维目前存在的问题，综述了芳纶的各种改性技术进展，包括表面涂层、化学改性、物理改性等，并展望了芳纶纤维改性技术的发展前景。关键词：芳纶纤维；表面改性；表面涂层；化学改性；物理改性Progress in surface modification of Aramid fibers Abstract：The present problems of aramid fibers were analyzed，and the progress in the modification of aramid fibers was reviewed。The methods of modification include coating，chemical-modification，physical-modification，and so on。 The trends of development in the modification of aramid fibers were pointed out。 Key words：Aramid fibers；surface modification；coating；chemical-modification；physical-modification 芳纶是目前世界上发展最快的一种高性能化学纤维，它是由美国杜邦公司最先开始研制的。其聚合物大分子的主链由芳香环和酰胺键构成，且其中至少85%的酰胺键直接键合在芳香环上，每个重复单元的酰胺基中的氮原子和羰基均直接与芳香环中的碳原子相连，并且置换其中一个氢原子的聚合物称为芳香聚酰胺树脂，由它纺成的纤维总称为芳香聚酰胺纤维，我国定名为芳纶[1]。自20世纪70 年代初，芳纶在美国核潜艇“三叉戟”C4潜地导弹的固体发动机壳体上应用以来，芳纶现在已经被广泛应用在很多行业。据统计，用于防弹衣、头盔等约占7%~8%；航空航天材料和体育材料约占40%；轮胎和胶带骨架等约占20%；高强绳索等约占13%[2]。从间位芳香族聚酰胺的结晶结构分析测试可知，从酰胺平面测量得亚苯基环的两面角成30°，这就使得它的结构相当稳定，并且亚苯基-酰胺之间和C-N键旋转的高能垒阻碍了间位芳香族聚酰胺分子链，成为完全伸直链的构象。它晶体里的氢键作用强烈，使其化学结构稳定，这就赋予间位芳香族聚酰胺纤维优越的耐热性、阻燃性和耐化学腐蚀性。对位芳香族聚酰胺的结晶结构为假斜方晶系，大分子链在结晶区域是完全伸长的。 NH-O 的角度是160°，这

环氧树脂种类及性能

环氧树脂种类及性能 一、定义 1、环氧树脂（Epoxy Resin）是泛指含有两个或两个以上环氧基，以脂肪族、脂环族或芳香族等有机化合物为骨架并能通过环氧基团反应形成有用的热固化产物的高分子低聚体(Oligomer）。当聚合度n为零时，称之为环氧化合物，简称精品文档，超值下载 环氧化物（Epoxide）。这些低相对分子质量树脂虽不完全满足严格的定义但因具有环氧树脂的基本属性在称呼时也不加区别地统称为环氧树脂。典型的环氧树脂结构如下式。 2、环氧基是环氧树脂的特性基团，它的含量多少是这种树脂最为重要的指标。描述环氧基含量有以下几种不同的表示法： ⑴环氧当量：是指含有1 mol环氧树脂的质量，低相对分子质量（分子量）环氧树脂的环氧当量为175～200错误！未找到引用源。,随着分子量的增大环氧基间的链段越长，所以高分子量环氧树脂的环氧当量就相应的高。 ⑵环氧值：每100g树脂中所含有环氧基的物质的量（摩尔）。这种表示方法有利于固化剂用量的计量和用量的表示。因为固化剂用量的含义是每100g环氧树脂中固化剂的加入量（part perhundred of resin缩写成phr）。我国采用环氧值这一物理量。 环氧当量=100/环氧值 3、粘度的定义 粘度：液体在流动时，在其分子间产生的内摩擦的性质，称为液体的黏性，黏性的大小用黏度表示，是用来表征液体性质相关的阻力因子。

粘度单位有两种：1、厘泊 (cps) 2、毫帕秒（m·pas） 1厘泊（cps）= 1 毫帕秒（m·pas） 二、种类及性能 1、双酚A型环氧树脂：双酚A（即二酚基丙烷）型 环氧树脂即二酚基丙烷缩水甘油醚。在环氧树脂中它的原材料易得、成本最低，因而产量最大（在我国约占环氧树脂总产量的90％，在世界约占环氧树脂总产量的75％～80％），用途最广，被称为通用型环氧树脂。由双酚A型环氧树脂的分子结构决定了它的性能具有以下特点： ⑴是热塑性树脂，但具有热固性，能与多种固化剂，催化剂及添加剂形成多种性能优异的固化物，几乎能满足各种使用需求。 ⑵树脂的工艺性好。固化时基本上不产生小分子挥发物，可低压成型。能溶于多种溶剂。 ⑶固化物有很高的强度和粘结强度。 ⑷固化物有较高的耐腐蚀性和电性能。 ⑸固化物有一定的韧性和耐热性。 ⑹主要缺点是：耐热性和韧性不高，耐湿热性和耐候性差。 2、双酚F型环氧树脂：这是为了降低双酚A型环氧树脂本身的粘度并具有同样性能而研制出的一种新型环氧树脂。通常是用双酚F（二酚基甲烷）与环氧氯丙烷在NaOH作用下反应而得的液态双酚F型环氧树脂。 双酚F型环氧树脂的特点是黏度小，不到双酚A型环氧树脂黏度的错误！未找到引用源。，对纤维的浸渍性好。其固化物的性能与双酚A型环氧树脂几乎相同，但耐热性稍低而耐腐