含硅氢基团甲基芳炔树脂的合成及表征

以二氯甲基硅烷和间二乙炔基苯为原料,通过格氏反应合成了不同分子量的含硅氢基团甲基芳炔树脂(PSA-H),并分析确定了合成产物的结构.树脂的热固化行为和固化树脂的热稳定性分析表明,PSA-H树脂具有良好的加工性能,可在较低的温度下(低于200℃)发生交联反应.其固化物有较低的介电常数(2.57F/m)、较低的介电损耗(tanδ0.001)和优异的热稳定性,在N2气氛下5%失重温度Td5为675～703℃,1000℃的残留率为90.9%～91.4%.PSA-H树脂固化物在氩气中1450℃下烧结可形成含β-SiC陶瓷.

碳纤维表面处理对含硅芳炔树脂复合材料的界面增强

含硅芳炔(PSA)树脂是一类具有优异耐热性的树脂基体,其纤维复合材料可应用于航空航天领域,但是PSA树脂与纤维的复合材料存在界面结合较弱的问题。文中针对这个问题,以T300碳纤维/PSA树脂复合材料为对象开展研究。首先,对T300碳纤维布进行高温处理,并进行了热重分析、红外光谱、X射线光电子能谱及扫描电镜表征;其次,制备了T300/PSA树脂复合材料,探究了其性能变化;最后,用端炔基苯并噁嗪(BA)偶联剂涂敷高温处理后的碳纤维布,再与PSA树脂复合,研究了复合材料性能变化。结果表明,高温处理的T300碳纤维/PSA树脂复合材料力学性能提高,高温处理的T300碳纤维布再经BA偶联剂涂敷,其PSA树脂复合材料的力学性能可进一步提高,常温弯曲强度提高到了413.1 MPa,提升幅度为53.9%;450℃弯曲强度提高到了295.5 MPa,提升幅度为44.3%。

新型含甲基苯基硅芳醚芳炔树脂的制备与性能

以1,4-二(4’-乙炔苯氧基)苯与甲基苯基二氯硅烷为原料,通过格氏反应合成具有二苯醚结构的含甲基苯基硅芳醚芳炔(PSEA-P2)树脂,进而制备其碳纤维增强复合材料。通过核磁共振(1H-NMR)、红外光谱(FT-IR)、差热分析(DSC)、热重分析(TGA)、动态热机械分析(DMA)等分析手段对树脂及其复合材料的结构与性能进行表征。结果表明:PSEA-P2树脂加工窗口为110~175℃,适合复合材料模压成型;树脂浇铸体具有优良的力学强度和耐热性能,在室温~450℃未出现玻璃化转变,弯曲强度可达54.3MPa,氮气下热分解温度Td5达到531℃;T300碳纤维增强复合材料室温下弯曲强度可达518.0MPa,400℃下弯曲强度保留率为53%。

含柔性链端炔基POSS(POSS-LA)的合成及对含硅芳炔树脂的改性

通过水解缩聚、巯烯加成及酯化反应合成了八(十一烷酸丁炔醇酯基硫醚丙基)笼型倍半硅氧烷(POSS-LA),并通过红外光谱、核磁共振谱、差示扫描量热法等对POSS-LA的结构及性能进行了表征。用POSS-LA与含硅芳炔树脂(PSA)共混制得改性树脂LP-PSA,并对改性LP-PSA树脂进行了表征。研究表明,改性LP-PSA固化物的强度及韧性随POSS-LA的加入而提高。当POSS-LA的质量分数为15%时,弯曲强度可提升86%,冲击断裂能可提升91%。此外,LP-PSA固化物还显示了良好的热稳定性(热分解温度T_(d5)>436℃)。

不同结构的含硅芳炔树脂共混改性研究

含硅芳炔(PSA)树脂是一种新型耐高温树脂,固化后具有优良的力学性能和透波性。PSA树脂一般采用格氏试剂法制备,该方法制备的PSA(PSA-G)树脂固化后交联密度高,脆性较大。锌粉催化法是一种新型、高效的PSA合成方法。该方法合成的PSA(PSA-Zn)树脂末端含有部分烯键,树脂粘度低,交联密度小,脆性相对较小,但耐热性相对PSA-G树脂有所降低。采用PSA-G共混PSA-Zn得到改性树脂,研究了改性树脂的固化工艺、粘度、耐热性以及PSA-Zn质量分数为70%的改性树脂复合材料和树脂浇铸体的力学性能。研究结果表明PSA-Zn含量为70%的共混树脂粘度较低,为122m Pa·s;热分解5%时的温度(Td5)达564℃,耐热性较好;复合材料具有良好的力学性能,浇铸体弯曲强度比PSA-G提高了11%。

丁苯树脂增韧改性含硅芳炔树脂的性能

采用双叔丁基过氧化二异丙基苯(BIBP)作为促进剂,以丁苯树脂(SBR)增韧改性含硅芳炔树脂(PSA),研究了SBR增韧改性PSA的性能。结果表明:SBR/PSA共混体系无促进剂加入时,因两者反应活性相差较大,容易发生相分离,而BIBP的加入可以使其形成均相体系。随着SBR含量的增加,改性后的PSA弯曲强度和弯曲模量先增加后减小,当SBR含量增加到40%(质量分数)时,改性后的PSA弯曲强度和模量达到最大值。改性前PSA断面光滑,表现为脆性断裂,改性后的PSA断面纹路明显加深并增多,说明SBR有效改善了PSA的韧性。同时,随着SBR含量的增加,改性后PSA的高频介电性能不断提高。

不同侧基耐热聚硅乙炔树脂的制备及其热性能

利用格氏试剂法合成了5种含不同侧基的端乙炔基硅乙炔树脂(ETSA),通过核磁共振氢谱(^(1)H-NMR)和傅里叶转换红外光谱(FTIR)对其结构进行了表征,用体积排除色谱法测其分子量,利用示差扫描量热仪(DSC)研究了ETSA树脂的固化行为,通过热失重分析仪(TGA)研究了ETSA树脂固化物的热稳定性,并利用高分辨透射电镜(HRTEM)和小角X光散射(SAXS)研究了ETSA树脂固化物的微孔结构.另外,使用2种镍系催化剂对ETSA树脂的固化反应进行催化,并通过DSC、FTIR和TGA研究了催化剂对ETSA固化的催化效果.结果表明,ETSA树脂随主链中硅原子上侧基体积的增大,聚合度依次下降,固化放热峰峰值温度向高温方向移动,放热焓显著下降.ETSA固化树脂具有优异的热稳定性,氮气与空气中的5%热失重温度(T_(d5))都超450℃,800℃残留量(Y_(r800))分别超过80%和27%.ETSA固化树脂交联网络微孔随侧基体积增加而增大.镍系催化剂对ETSA树脂的固化反应具有较好的催化效果,降低起始固化温度大于50℃,催化固化树脂的Y_(r800)变化不大.ETSA树脂有望用作高耐热树脂基体和聚合物陶瓷前驱体.

含硅芳炔树脂合成工艺优化

以二乙炔基苯和二甲基二氯硅烷为原料,2-甲基四氢呋喃为溶剂,合成了含硅芳炔树脂。采用核磁共振波谱、红外光谱、凝胶色谱、热失重分析和示差扫描量热分析研究了反应条件对树脂产率的影响,确定了最佳反应条件,并对树脂的结构和性能进行了表征。结果表明,2-甲基四氢呋喃与镁粉物质的量比为3∶1,反应温度85℃,反应时间1.5 h时合成树脂的产率达到93.8%。该树脂可在170℃固化,加工性能良好。树脂固化物具有优异的热稳定性,N_2气氛下5%热分解温度达到619℃,800℃下树脂残留率为91%左右。