芳纶基环氧树脂开发与应用 1、技术分析 低粘度液体芳纶基环氧树脂，既保留芳纶纤维的骨架结构又引入环氧基团，还引入柔性的醚键，与芳纶纤维及环氧树脂的相容性均较好，起到桥梁作用，可在不破坏芳纶纤维本体结构情况下，解决了芳纶纤维与环氧树脂基体间界面粘结性问题，同时也能增加环氧树脂基体的韧性；不改变现有复合材料生产工艺，可操作性强，可实现工业化大规模生产，具有非常强的国内外竞争力及产业化应用前景。 2、应用范围及目前应用状态 特种环氧树脂复合材料相比于金属材料，具有轻质、耐磨损的性能优势，用于大型客机、商务飞机、固体火箭发动机壳体和卫星等结构部件，可有效减轻机身自重，节约飞机燃料的使用。在新一代通信技术方面，芳纶可增加光缆的刚性和强度，广泛应用于室内外光纤和电力缆的增强件，对推动我国新一代通信技术的发展起到重要作用。在电子电器相关领域，日本松下电器公司在浸渗高耐热的环氧树脂固化芳纶无纺布上贴合铜箔而制成印刷线路基板。特种环氧树脂复合材料兼具优异的电绝缘和耐热性能等优点，可作为耐高温绝缘材料应用于电动机、变压器、电抗器等电力设备中，同时因其优异的力学性能也可用于绝缘拉杆及绝缘支撑器件。 目前应用状态：完成芳纶基环氧树脂增强E-51固化物应用研究，探索了芳纶基环氧树脂对芳纶织物-环氧树脂复合材料之间的界面性能的影响。 （1）芳纶基环氧树脂增强E-51固化物应用研究 选择环氧值为最大条件下制备的芳纶基环氧树脂，将芳纶基环氧树脂添加量分别为 E-51质量分数的2.5%、5%、7.5%与 E-51 混合后，经二乙烯三胺固化，根据国标制得标准样条，样条如图1所示。 （a）拉伸样条      （b）弯曲、耐冲击样条图1  固化样条 表1 掺入百分比的2号样品的固化物力学性能 2号样品掺入量 /% 拉伸强度 /MPa 断裂伸长率 /% 弯曲强度 /MPa 冲击强度 kJ/m2 0 31.55 1.65 107.08 5.42 2.5 60.08 3.11 96.04 7.96 5 68.94 3.96 128.65 11.25 7.5 44.64 2.54 97.07 11.34 如表1所示，掺入量的增加，固化物拉伸强度、断裂伸长率和弯曲强度均呈现先增后减趋势，在E-51中添加5%时，弯曲强度略有提高，拉伸强度提高2.2倍，断裂伸长率提高2.4倍，抗冲击强度提高2.1倍。主要是因为芳纶基环氧树脂液体本身具有刚性苯环，同时也含有柔性的烷基侧链，并以环氧基封端，提高了与树脂基体的相容性，将刚性结构交联到体系当中，提高了体系的力学强度，因此掺入芳纶基环氧树脂液体后拉伸强度和断裂伸长率均提高了。而冲击强度保持上升趋势，掺入量超过5%后基本不再发生变化。 （2）芳纶基环氧树脂对芳纶织物-环氧树脂复合材料制备 取一定量环氧树脂，常温下加入一定比例的芳纶基环氧树脂，再将固化剂（DEDDM）加入到上述混合物中（胺值与环氧值等当量），搅拌均匀后，再按真空干燥箱中，抽真空30min。采用手糊法制备芳纶织物/环氧树脂复合材料，铺好后盖上离型纸放入80℃压机中加压，使树脂与芳纶纤维布浸渍，将平板硫化机升温至140℃，将脱模布和离型纸放入，铺厚3mm放在模具中，将140℃/1MPa下保压15min，再将压力升至10MPa，保温固化2.5h，冷却至室温开模，如图2所示。 图2  芳纶织物-环氧树脂复合材料 3、前景及经济社会效益分析 本项目根据芳纶纤维和环氧树脂的结构特点，设计和制备一种具有“两亲结构”的新型芳纶基环氧树脂。该树脂具有芳纶的骨架结构和环氧丙烷的侧链。分子中的芳纶骨架部分与芳纶织物纤维的结构相同，有利于两者之间的互相亲和。而芳纶基环氧树脂分子中的环氧基团与环氧树脂的结构具有相似性，与环氧树脂具有很好的相容性。芳纶基环氧树脂能广泛应用于电缆增强、防弹背心、运动织物、登山绳、防割手套和绝缘纸产品中，带动更多收益效应。 蓖麻油基环氧树脂开发与应用 1.研究背景及意义 目前我国已是世界上塑料制品生产和消费最大的国家，环氧树脂具有优异的粘接强度，良好的介电性能，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，是一种常见的应用非常广泛的热固性树脂塑料，目前全球环氧树脂年产量达到250万吨左右，需求量巨大。其中双酚A型环氧树脂用量最广泛，占环氧树脂总量的85%以上，67%以上的双酚A型环氧树脂则依赖于石化资源，同时其存在着毒性问题。 目前，国内外对于生物基热固性树脂的研究相对越来越热，其中，植物油以其来源广、产量大、价格低的优势，而备受广泛研究，目前有关植物油基增塑剂和环氧树脂的研究主要包括大豆油基、桐油基、蓖麻油基、甘油基、松香基等。 蓖麻是世界十大油料和四大不可食用油料作物之一，我国是世界上栽培蓖麻和生产蓖麻籽的主要国家之一，种植面积和产量曾一度跃居世界第一，蓖麻油是重要的化工原料，称作“土地里种出的石油”。 蓖麻油的基本结构： 羟基平均官能度约2.7，羟值为156～165 mg/g，碘值80～90 g/100g，皂化值为170～190 mg/g。 2.技术路线 （1）环氧蓖麻油缩水甘油醚的合成（ECOGE） 环氧蓖麻油缩水甘油醚的合成采用液体酸多相催化法，其原理是有机酸被过氧化氢预氧化为过氧化有机酸，再将蓖麻油缩水甘油醚氧化为环氧蓖麻油缩水甘油醚，反应原理如下式所示。 （2）蓖麻油多元醇的合成（COP） 选择不同催化反应体系，使用甲醇、乙醇、丙烯醇、苯酚、苯甲酸、丙烯酸等不同柔性、刚性基团对环氧蓖麻油环氧基团进行开环加成，增加分子中羟基，制备蓖麻油多元醇，为下一步蓖麻油多缩水甘油醚制备提供基础。此反应过程中，酸催化体系下发生亲电加成反应，碱催化体系下发生亲核加成反应，在开环过程中，注意避免酯键发生水解或者酯交换反应。 （3）蓖麻油多缩水甘油醚的合成（COPGE） 将上述蓖麻油多元醇与环氧氯丙烷反应，生成蓖麻油多缩水甘油醚，此反应有两种方法合成，一种是羟基与环氧氯丙烷发生开环闭环两步反应，最终生成缩水甘油醚；第二种方法是羟基和环氧氯丙烷直接一步法制得缩水甘油醚，但是环氧氯丙烷用量大。 3 蓖麻油基环氧树脂的结构与性能参数 （1）蓖麻油三缩水甘油醚（XY966） 环氧值：0.15~0.25 eq/100g 粘度(25℃)：150~450mPa·s （2）氢化蓖麻油三缩水甘油醚（HCOGE） 环氧值 ： 0.18 eq/100g 粘度(25℃) ： 850 mPa·s （3）环氧蓖麻油三缩水甘油醚（ECOGE） 环氧值 ：0.38 mol/100g 粘度(25℃) ：650 mPa·s  （4）苯氧基蓖麻油多缩水甘油醚（POCOGE） 环氧值：0.24 eq/100g； 粘度(25℃) ：950 mPa·s （4）苯酚-蓖麻油基多缩水甘油醚（PCOGE） 环氧值： 0.24 eq/100g； 粘度(25℃) ： 1550 mPa·s （5）蓖麻油九缩水甘油醚（ CONGE ） 环氧值：0.31 eq/100g， 粘度(25℃) ：6050 mPa·s 3.本项目的特色与创新之处 （1）项目特色 1）本研究所采用的原料蓖麻油是植物基可再生资源，所合成的蓖麻油基环氧树脂是低毒环保可降解物质； 2）本研究采用酰化和环氧化反应，分别制得具有很好柔韧性的环氧乙酰蓖麻油，和具有很好刚性的环氧苯甲酰蓖麻油两种增塑剂； 3）本研究以柔性的蓖麻油为原料，引入刚性基团，合成一系列柔性和刚柔兼备蓖麻油基环氧树脂。 （2）项目创新之处 1）研究采用酰化和环氧化反应，分别制得具有很好柔韧性的环氧乙酰蓖麻油，和具有很好刚性的环氧苯甲酰蓖麻油两种增塑剂，反应步骤少，处理简单。其中环氧乙酰蓖麻油拉伸效率高于DOTP，而环氧苯甲酰蓖麻油的拉伸强度和断裂伸长率均高于DOTP，可应用于刚性需求高的场合； 2）本研究将蓖麻油碳碳双键环氧化后开环，后与环氧氯丙烷反应制得高环氧值的蓖麻油基环氧树脂，提高了固化物的交联密度，提高了环氧树脂的拉伸、弯曲等性能。 3）本研究在柔性的蓖麻油分子链中引入刚性基团，解决了蓖麻油基合成一系列刚柔兼备蓖麻油基环氧树脂，赋予环氧树脂配方良好的柔性、抗冲击性和耐热冲击性能。

成果简介： 木塑复合材料是以木材等木质纤维材料为填充增强材料，以热塑性聚合物为基体，经熔融复合热塑性成型而制备的复合材料。木塑复合材料既具备木质材料的优越感，有具备塑料的加工性能；木塑地板等部分木塑产品中木质纤维素的含量可达到70%。近年来我国的木塑复合材料产量连续5年的年均增长率超过30%，主流生产企业达500多家，50%以上的产品出口到欧美。2015

1、 成果简介：（500字以内）环氧模塑料作为微电子封装材料，以其低廉的成本、高性能化和可靠性等特点，已成为最重要的封装材料。目前，95 %以上的集成电路都用环氧模塑料进行封装。近年来，环氧树脂封装模塑料紧随超高集成电路的快速发展，新品种虽然不断地涌现，也面临着前所未有的挑战。耐高温、低吸水率一直是高性能环氧模塑料的发展方向。我们开发的联苯型环氧树脂是高耐热性、低吸潮性、低应力环氧树脂的一个典型代表。在环氧树脂骨架中引入联苯基团，一方面可以提高其耐热性;另一方面可以减小自由体

随着抗击新型冠状病毒战役的不断深入，以及人们自我防护意识的不断提高，口罩的使用全面普及。其中，以左右、上下对称的平面口罩用量最大。 但是，目前常用的平面口罩，包括一次性医用口罩，以及一次性医用外科口罩，存在脸颊两侧易泄漏、无法适应不同脸型等缺陷，防护效果不尽理想。 ZNX98增强型防护口罩的特点： 由交大航天连接技术研究所研发，浙江宇众特种装备有限公司生产的ZNX98增强型防护口罩，具有下列优点： 1、合理的三重褶皱布局，以及大小耳挂带的配置，有效降低脸颊两侧，以及下颚处的泄漏率。 3、既能满足增强防护使用需求，又能进一步满足人们对其安全性、可靠性、经济性的需求。   ZNX98增强型防护口罩，由一层防潮无纺布、一层过滤效率≥98%的熔喷过滤布、一层长纤无纺布，鼻梁条，大小两副耳挂带组成。 本产品使用时，覆盖使用者的口、鼻及下颚；适合在普通医疗环境（非有创医疗操作），以及公用电梯等小空间中佩戴。可有效阻隔口腔和鼻腔呼出或喷出的污染物，还可有效阻隔悬浮在小空间中气溶胶状的污染物。 本产品的主要性能指标： 1、泄漏率：≤25% （KN95口罩为20%～22%；平面口罩为45%～55%）； 2、颗粒过滤效率（PFE）：≥98%（KN95口罩为95%～97%；平面口罩为80%～90%）；3、呼吸阻力30L/Min（Pa）：≤46 Pa（KN95口罩为110Pa～140Pa；平面口罩为50Pa～60Pa）。

本项目提供了一种具有多次防护功能的吸能结构，用以解决现有溃缩式吸能结构无法多次使用的问题。 该结构具有多次防护功能，将外壳套设在吸能芯子的外周（如图1），将组装好的吸能结构安装于待吸能的设备上，当设备发生碰撞，外壳在外力的作用下发生形变进行吸能，吸能芯子受到外壳的作用力发生形变，与外壳的形变叠加吸能。该吸能结构，既能够将吸能芯子与外壳装配在一起使用，用于交通工具（如汽车）的防撞，可承受多次碰撞；也能够单独使用吸能芯子，如将吸能芯子设在复合材料（如泡沫轴）的内部，即吸能芯子作为泡沫轴的芯子，与刚性内轴的泡沫轴相比，由于吸能芯子形变能够提供额外（泡沫轴自身的形变也产生吸能效果）的吸能效果，增强了泡沫轴的吸能效果，进而与人体产生更多的相互作用，促进人体肌肉及骨骼组织的运动后恢复。该结构既可以与刚性外壳的形变与反弹作用结合增强吸能效果，也可以与软性材料的可回弹形变结合增强吸能效果。该吸能结构的材质由金属或高分子聚合物组成。考虑到吸能芯子由于具有连续交错的剪刀形合页结构，使用传统铸造式成型技术较难实现，使用机械加工方式实现难度也较大，形变单元采用3D打印的方式制作。 图1.整体结构示意图

创新性设计出以高效无卤阻燃剂为核、聚合物为壳的增韧-阻燃型核壳微球；首次采用原位自由基聚合法制备具有典型核壳结构的功能微球；首次采用核壳微球和环氧树脂为研究体系，同步实现热固性树脂韧性和阻燃性能的提高。

预浸料是复合材料性能的基础，复合材料成型时的工艺性能和力学性能取决于预浸料的性 能。在预浸料生产工艺中，基体树脂的配方、预浸料的制备工艺至关重要，树脂基体与纤维的 匹配性、树脂粘性、挥发性、储存条件、储存寿命及预浸料中的树脂含量等参数均会影响预浸 料的质量，从而影响复合材料成型工艺的筛选和优化。 芳纶全称为“聚对苯二甲酰对苯二胺”(杜邦公司的商品名为Kevlar) ，是一种新型高科技 合成纤维，具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻、良好的绝缘性和抗老化性等 优良性能，具有很长的生命周期。芳纶纤维诞生于20 世纪60 年代末，最初作为宇宙开发材料 和重要的战略物资而鲜为人知。冷战结束后，芳纶作为高技术含量的纤维材料大量用于民用领 域。世界上主要的芳纶生产商是美国杜邦和日本帝人，几乎垄断国际市场。由于国外技术封锁 等原因，我国芳纶的生产和应用起步较晚。 依据增强环氧树脂预浸料的特点及发展趋势，根据预浸料后续产品用途要求，选择合适的 环氧树脂为主要基体，以芳纶纤维为增强材料，开发芳纶纤维增强环氧树脂预浸料。同时针对 某一复合材料制品，完成树脂配方、预浸料成型及后固化等工艺的研究和优化，从而建立预浸 料生产的工艺技术软件包。

环氧树脂作为电子封装技术的重要支撑材料，需要同时满足电子元件高集成度、信号传递低衰减、底部封装（underfill）工艺、材料耐疲劳和高可靠性等要求。利用高导热填料与环氧树脂复合，并通过多尺度微纳米填充、分散优化、界面强化、构筑有序结构等方法赋予了环氧树脂封装材料优异的导热性能、高流动和高阻燃性、低热膨胀和低吸潮率、电绝缘性能，是大功率、高集成ICs快速发展的保障。

压裂辅助常规地热能开发系统，取热由抽水井和回灌井组成，这种方式几乎不消耗地热水。地热水通过换热器换热，向外输出热量，不进入供暖或发电系统管道。在抽、灌热水井之间进行人工压裂，形成裂缝，增强地热水的回灌，从而降低地热资源的浪费和对环境的破坏。选取合理的抽、灌井间距，并对回灌温度进行合理控制，不会出现地热水温度下降的问题。 基于水平分支井的封闭循环取热技术，利用多分支水平井技术，在主井眼上钻多个水平分支井眼，换热流体从主井眼进入，然后扩展到各分支水平井眼，流体在水平分支井眼中流动时，吸收热量，然后从绝热内管返回地面，随后进入换热器，经对流换热加热地面循环流体。最终，释放出热量的载热流体在循环泵的作用下进入主井眼，构成封闭循环系统。