Understanding the curing kinetics of boron-based hyperbranched polysiloxane reinforced and toughened epoxy resin by rheology

固化(化学) 环氧树脂 材料科学 活化能 流变学 等温过程 动力学 复合材料 自催化 放热反应 反应级数 化学工程 高分子化学 催化作用 化学 有机化学 反应速率常数 物理 量子力学 工程类 热力学
作者
Huawei Qiao,Mingfeng Chen,Bing Chen,Huagui Zhang,Botuo Zheng
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier]
卷期号:467: 143542-143542 被引量:54
标识
DOI:10.1016/j.cej.2023.143542
摘要

The curing kinetics of epoxy resin (EP) play an important role in optimizing the final properties of the resin, such as thermal stability, flame retardancy and mechanical properties, etc. However, full understanding of the curing kinetic remains a formidable challenge due to the progressively crosslinked structure and the multi-stage exothermic curing reactions. In this study, a hyperbranched polysiloxane (PBPS) with a Si-O-B backbone, containing reactive hydroxyl and epoxy end groups, is synthesized to facilitate the amine curing of EP. For the first time, the contribution of boron to the curing kinetics of epoxy resin is systematically revealed. The Kamal-Sourour model and the Arrhenius four-parameter model, having good fittings to rheology data, successfully describe the isothermal and non-isothermal curing kinetics of the epoxy-amine system loaded with PBPS, respectively. Acting as a Lewis acid, the boron in PBPS coordinates with epoxy groups, efficiently reducing the induction time of curing of the epoxy-amine system. The reaction rate of the non-catalytic stage is increased with reduced activation energy. Meanwhile, a gentle autocatalytic curing stage is achieved with PBPS. The effect of PBPS on the initial viscosity of EP leads to an increase in the activation energy of the viscous flow stage of the non-isothermal process. The curing behavior determines the final properties of EP. The combined effect of improved curing conditions, which endow EP with high crosslink density, and the flexible segments of PBPS exhibit excellent toughening effects. PBPS cavities can in situ form filament structures, thereby reinforcing and toughening the EP. This systematic study fills the knowledge gap regarding the mechanism of hyperbranched polysiloxane participating in the curing of epoxy resin and its influence on the final properties.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
MayoCQ完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
1秒前
科研通AI6应助不安映雁采纳,获得10
2秒前
Hilda007应助易水采纳,获得10
2秒前
Dongjie完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
Max完成签到,获得积分10
3秒前
Akim应助学术羊采纳,获得10
3秒前
舒适太阳完成签到,获得积分10
3秒前
HZ完成签到 ,获得积分10
3秒前
李子潭应助火星上如松采纳,获得40
4秒前
秦波完成签到,获得积分10
4秒前
李天磊发布了新的文献求助10
5秒前
Cuillli发布了新的文献求助10
5秒前
赘婿应助俭朴的帽子采纳,获得10
5秒前
bkagyin应助Sylvia0528采纳,获得10
5秒前
Owen应助有生命可口可乐采纳,获得10
6秒前
6秒前
板凳发布了新的文献求助10
6秒前
Max发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
王香平完成签到 ,获得积分10
8秒前
诸葛迎彤发布了新的文献求助10
8秒前
自信夜春发布了新的文献求助10
8秒前
小居居发布了新的文献求助10
9秒前
阿邴完成签到 ,获得积分10
9秒前
搞怪的翠萱完成签到,获得积分10
9秒前
霸气侧漏发布了新的文献求助10
9秒前
yan1994完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
鸡脖侠完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
小二郎应助LIUDAN采纳,获得10
11秒前
归尘发布了新的文献求助10
11秒前
HC完成签到 ,获得积分10
11秒前
xlgforever完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
科研通AI6应助juanjuan采纳,获得10
12秒前
高分求助中
Encyclopedia of Quaternary Science Third edition 2025 12000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
The Social Work Ethics Casebook: Cases and Commentary (revised 2nd ed.). Frederic G. Reamer 800
Beyond the sentence : discourse and sentential form / edited by Jessica R. Wirth 600
Holistic Discourse Analysis 600
Vertébrés continentaux du Crétacé supérieur de Provence (Sud-Est de la France) 600
Vertebrate Palaeontology, 5th Edition 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5337738
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4474923
关于积分的说明 13926546
捐赠科研通 4369947
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2401099
邀请新用户注册赠送积分活动 1394118
关于科研通互助平台的介绍 1366037