改性甲基二苯乙炔基硅烷复合材料耐湿热性能

采用改性双马来酰亚胺(GBMI)共混改性甲基二苯乙炔基硅烷(MDPES)树脂,并以此为树脂基体制备了GF/MDPES-GBMI复合材料。通过吸水、脱水实验及理论计算,研究GF/MDPES-GBMI复合材料吸湿、脱水行为和湿热老化对复合材料界面的影响。结果表明,随着MDPES-GBMI树脂中GBMI含量的增加,复合材料的扩散系数由0.0193 mm^(2)/s下降为0.0147 mm^(2)/s,渗透系数大幅度降低,由9.94×10^(-4)mm^(2)/s下降为1.84×10^(-4)mm^(2)/s,同时平衡吸水率和平衡脱水率也有所降低。虽然复合材料的弯曲强度在湿热老化后有所下降,但干燥后性能即可恢复。水分子以准自由态形式存在于GF/MDPES-GBMI复合材料的孔隙中,吸水和脱水规律遵循Fick第二定律。

含硅氧烷链段和聚苯醚结构的芳香族聚酰胺的制备及其对环氧树脂的增韧改性

以端氨基聚二甲基硅氧烷(ATPDMS)和聚苯醚(PPO)为原料,采用一锅缩聚法合成了一种含硅氧烷链段和聚苯醚结构的芳香族聚酰胺(PAPM),并通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和核磁共振(NMR)对其进行了结构表征。将PAPM作为增韧改性剂,与固化剂甲基六氢苯酐(MHHPA)一起加入环氧树脂(E51)中制备了E51/MHHPA/PAPM固化物。测试了PAPM和E51的相容性,结果表明,当添加量为5%~15%(质量分数)时,PAPM与E51在固化后的相容性良好,没有发生宏观可见光尺度上的相分离。力学性能测试结果表明:当PAPM添加量为15%时,环氧固化物的临界应力强度因子(K)相比不添加PAPM的环氧体系增加了112.2%;当PAPM添加量为5%时,环氧固化物的储能模量相比不添加PAPM的环氧体系增加了56.6%。采用扫描电子显微镜(SEM)对增韧改性材料的断面形貌进行了分析,结果表明其断裂面呈现漩涡状裂纹结构,断裂表现为韧性断裂。差示扫描量热法(DSC)测试结果表明,当PAPM添加量为15%时,环氧固化物的玻璃化转变温度(T_(g))相对于不含PAPM的环氧体系提高了28.2℃。

硼硅炔杂化聚合物的合成及耐热性能

通过分子设计以苯硼酸、二苯基二氯硅烷、三氯乙烯和丁基锂为原料,合成了主链上含硼、硅元素和炔基的耐高温硼硅炔杂化树脂聚(乙炔-苯硼酸-硅烷)(PEBS)。PEBS树脂能溶于多种低极性的溶剂,如丙酮、四氢呋喃等。采用红外光谱、核磁共振、热重分析等方法分析了PEBS树脂的结构、固化行为及耐热性能。结果表明,PEBS树脂的固化峰值温度为285℃,固化反应为C≡C之间的Diels-Alder反应和三环化反应。此外,PEBS树脂在N中的T(质量损失5%时的温度)为609℃,900℃的质量保留率为89.3%。

苯并噁嗪改性硅炔树脂固化行为及性能

通过含氰基和乙炔基的苯并噁嗪(BZ-BPA)改性聚(间二乙炔基苯一甲基氢硅烷)(PSA)制备了一系列BP共混树脂。采用傅里叶变换红外光谱、旋转流变仪、差示扫描量热分析、热重分析法分析了BP共混树脂的固化行为,结果表明,噁嗪环、硅氢键、端乙炔基、内乙炔基及氰基等活性基团均参与了固化反应。BP-3固化物在N_(2)和空气中热失重5%的温度(T_(d5))及1000℃质量保留率分别为687.3℃,92.1%和582.4℃,26.5%。石英纤维增强BP树脂复合材料(QF/BP)的力学性能和耐热性能测试结果显示,常温下弯曲强度从153.5 MPa提高至300.4 MPa、层剪剪切强度从21.6 MPa提高至35.6 MPa;400℃热氧化2 h后,QF/BP复合材料的力学强度保留率高于60%,600℃热氧化15 min后树脂结构已遭破坏;QF/BP-3的玻璃化转变温度(Tg)超过500℃。以上结果表明,BP共混树脂及其复合材料具有优异的耐热性能,力学性能有所提升。

苯并噁嗪型邻苯二甲腈的制备及性能

以4-氨基苯氧邻苯二甲腈(BZN)、多聚甲醛和双酚A/联苯二酚/苯酚为原料制备了苯并噁嗪型邻苯二甲腈,分别命名为BZPh-A,BZPh-B和BZPh-C。采用差示扫描量热法、傅里叶变换红外光谱法和热重分析法分析了BZPh的固化行为和固化物耐热性,结果表明,BZPh为双重固化机理,分别是噁嗪环的开环聚合和氰基的自催化交联固化,BZPh-C的固化温度分别为219.4℃和264.4℃,其固化物在N2和空气中热失重5%的温度(T_(d5))及800℃质量保留率分别为467.2℃,74.7%和464.6℃,21.4%,耐热性优于BZPh-A和BZPh-B。石英纤维增强BZPh树脂复合材料(QF/BZPh)的弯曲强度均高于600 MPa、层间剪切强度均高于35 MPa。400℃热老化2 h后,复合材料力学强度保留率大于80%;400℃热老化2 h后,质量损失低于4%;QF/BZPh-C的玻璃化转变温度(T_(g))为477℃,复合材料具有良好的力学性能和耐热性能。

改性邻苯二甲腈树脂及复合材料性能研究

制备了改性联苯型邻苯二甲腈树脂预聚物(BPh-B),并利用示差扫描量热分析、流变分析及热重分析研究了了BPh-B树脂的固化行为、粘度变化以及耐温性能。结果表明,BPh-B树脂可在300℃前固化,但仍需较高温度才能固化完全。其固化物在氮气和空气气氛下的质量损失5%时的温度分别为526℃和520℃。BPh-B增强石英纤维复合材料的力学性能优异,室温和600℃下弯曲强度分别为591 MPa和117 MPa。