蒙脱土/聚醚砜-双马来酰亚胺复合材料微观形貌及性能

采用十八烷基三甲基氯化铵(OTAC)作为改性剂、通过离子交换法制备了改性蒙脱土(OTAC-MMT);以4,4'-二氨基二苯甲烷双马来酰亚胺(MBMI)、3,3'-二烯丙基双酚A(BBA)及双酚A双烯丙基醚(BBE)为原料制备了复合材料基体(MBAE);利用原位聚合法将OTAC-MMT和聚醚砜(PES)掺杂基体中制备OTAC-MMT/PES-MBAE复合材料。XRD结果分析表明:OTAC-MMT层间距相对于Na-MMT有明显增大。SEM微观形貌显示:OTAC-MMT片层结构更加明显且分散均匀;复合材料的表面更加粗糙,改性蒙脱土分散均匀,PES与基体树脂呈两相结构,出现了向不同方向发展的银纹和微裂纹,呈韧性断裂。当OMMT质量分数为2%、PES为3%时,OTAC-MMT/PES-MBAE复合材料的冲击强度和弯曲强度分别为14.54 kJ·m-2和149.12 MPa,较MBAE树脂分别提高了55.5%和47.2%。介电性能测试表明:OTAC-MMT/PES-MBAE复合材料介电常数和损耗略有上升,但仍满足材料的使用要求。

改性双马来酰亚胺的应用研究

用正交实验法优化工艺条件,以二氨基二苯醚(ODA)与顺丁烯二酸酐(MA)反应合成了二苯醚双马来酰亚胺,产品收率达94.51%,纯度为99.40%。通过DSC、TG分析和拉伸性能测试比较了四种由二苯醚双马来酰亚胺,二苯甲烷双马来酰亚胺分别与二元胺,二烯丙基双酚A,环氧树脂共聚得到的产物的耐热性及力学性能。二苯醚双马来酰亚胺与二元胺及二烯丙基双酚A的共聚物的初始热失重温度,失重60%的温度,650℃时残炭率及其与环氧树脂共聚物的拉伸强度均优于二苯甲烷双马来酰亚胺体系。结果表明,二苯醚双马来酰亚胺的综合性能优于二苯甲烷双马来酰亚胺。

PES/MBMI-F51复合材料的微观形貌与性能

以4,4′-二氨基二苯甲烷双马来酰亚胺(MBMI)和酚醛环氧树脂(F51)为基体,聚醚砜(PES)为增韧剂,采用原位聚合法制备了PES/MBMI-F51复合材料,并研究复合材料的微观结构及其力学性能与耐热性能.红外光谱测试结果表明:MBMI中的碳碳双键和环氧基参与了体系的交联固化反应,不饱和双键和环氧基特征峰消失.SEM结果显示:未添加PES的树脂基体断面光滑,裂纹发展方向一致,呈脆性断裂;加入适量PES后,PES在基体中分散均匀,并形成稳定的两相结构,两相间界面模糊,相互渗透,断面粗糙,裂纹不规则发展,呈韧性断裂.力学性能测试结果显示:弯曲强度与冲击强度均呈现先升后降的趋势,当PES质量分数为4%时,达到最大值,分别为142.27 MPa和18.65 kJ·m^(-2),比MBMI-F51基体分别提高了36.3%和63.2%.热失重测试表明:适量的PES可以使复合材料的分解温度略有提高.

功能化纳米SiO2-聚醚砜/BMI-酚醛环氧树脂复合材料的固化动力学与性能

以4,4’-二氨基二苯甲烷(DDM)为固化剂、双马来酰亚胺(BMI)和酚醛环氧树脂(F51)为基体、聚醚砜(PES)为增韧剂、硅烷偶联剂KH560功能化纳米SiO2(KH-SiO2)为改性剂,采用原位聚合法制备了KH-SiO2-PES/BMI-F51复合材料,并通过非等温DSC确定了复合材料的固化工艺及固化反应动力学。根据Kissinger方程和Ozawa方程求得体系的表观活化能分别为96.03kJ/mol和99.18kJ/mol。FTIR测试结果表明:KH-SiO2改性效果良好,不饱和双键和环氧基特征峰消失,BMI中C=C双键和F51中环氧基在DDM作用下参与了体系的固化反应。SEM结果表明:PES树脂和KH-SiO2含量适当时,PES树脂和KH-SiO2在树脂基体中分散均匀,断裂纹不规则杂乱发展,KH-SiO2-PES/BMI-F51复合材料呈韧性断裂。力学性能测试和热失重测试表明:当PES含量为4wt%,KH-SiO2含量为1.5wt%时,KH-SiO2-PES/BMI-F51复合材料的弯曲强度、弯曲模量和冲击强度分别为156.23MPa、4.18GPa和20.89kJ/m2,较BMI-F51基体分别提高了49.7%、29.4%和82.8%;KH-SiO2-PES/BMI-F51复合材料的热分解温度为393.1℃,残重率为50%时,分解温度高达523.1℃,耐热性十分优异。KH-SiO2-PES/BMI-F51复合材料的力学性能和耐热性有了较大提高,为拓展F51及BMI的应用范围提供了一定的理论数据。

表面修饰纳米晶纤维素及其在双马来酰亚胺树脂中的应用

采用硫酸水解法制备了纳米晶纤维素(NCC),以N,N-羰基二咪唑(CDI)为活化剂,甲代烯丙基醇(MPO)为改性剂,通过化学取代得到含有烯丙基碳酸酯的纳米晶纤维素(PCNCC);以4,4′-二氨基二苯甲烷双马来酰亚胺(MBMI)、3,3′-二烯丙基双酚A(BBA)及双酚A双烯丙基醚(BBE)为原料制备了复合材料基体(MBAE)。采用FTIR、XRD、TEM和碘值法等对化学修饰的产物进行分析和表征。结果表明,当PCNCC中烯丙基碳酸酯的取代率为16.4%时,既能保持晶型不变,同时能在BBE中稳定悬浮;PCNCC中烯丙基碳酸酯的取代率过小或过大时均不适宜用作PCNCC/MBAE复合材料的增强相。利用原位聚合法将PCNCC掺杂在MBAE基体中制备PCNCC/MBAE复合材料,考察PCNCC质量分数对PCNCC/MBAE复合材料力学性能、介电性能及热性能的影响规律。结果显示,当PCNCC质量分数为0.2 wt%时,PCNCC/MBAE复合材料的弯曲强度和弯曲模量分别为148.1 MPa和6 GPa,较MBAE基体分别提高了50.5%和82.9%;冲击强度为13.9 kJ/m^2,较MBAE基体提高54.8%;玻璃化转变温度Tg由纯MBAE的240.4℃提高到257.8℃。此时PCNCC/MBAE复合材料的介电常数明显提高,而介电损耗达到最低值。为扩展纳米晶纤维素及双马来酰亚胺树脂的应用提供了理论依据。