芳纶纤维复合材料界面粘结性能研究

为了改善芳纶纤维复合材料的界面粘结性能,从自制树脂基体入手,针对芳纶纤维的结构特点,合成了一种新型树脂(AFR)作为基体,制备了芳纶/AFR复合材料。通过宏观力学、微观力学以及接触角测试等方法研究了AFR树脂与芳纶纤维之间的界面粘结性能。结果表明:AFR树脂对芳纶纤维的浸润性好,单丝拔出强度高,复合材料的横向拉伸强度及层间剪切强度高,这说明芳纶纤维与AFR树脂之间具有良好的界面粘结性能。

石英纤维增强聚三唑树脂复合材料性能研究

本文研究了石英纤维增强的聚三唑树脂复合材料的固化行为、热性能、介电性能及力学性能。复合材料能够在80℃下固化成型,经过120℃/2h+150℃/2h+180℃/2h+200℃/2h+250℃/2h后处理,固化完全,玻璃化转变温度T g高达230℃,介电常数为3.8。力学性能随后处理温度升高而上升,至250℃时,弯曲强度和层间剪切强度分别为795MPa和61MPa,180℃时弯曲强度保留率达到59%。

高碳酚醛树脂及其复合材料的炭化性能演变

碳纤维增强酚醛树脂基复合材料是制备C/C复合材料的前驱体,但是目前所应用的酚醛树脂残炭率较低,浸渍炭化周期过长,工艺成本过高,限制了C/C复合材料在民用领域的大规模应用。因此,研究新型的高碳酚醛树脂及其作为基体的复合材料在炭化过程中的性能演变情况,可以有效促进酚醛树脂在C/C复合材料生产中的应用。本文探究了高碳酚醛树脂及其复合材料的炭化性能,研究了高碳酚醛树脂的结构、固化、耐热性,对高碳酚醛树脂及其碳纤维增强复合材料的炭化后性能进行了研究。研究结果表明:高碳酚醛树脂具有较普通酚醛树脂更高的残炭率;当炭化温度过高时,会出现无规则的非晶态的碳颗粒,影响材料的有序性、显气孔率等。在1000℃下炭化,会得到较为优异的孔隙率,利于后续制备工艺的进行。

新型的单官能团氰酸酯改性氰酸酯树脂的研究

本文制备了新型的腰果酚型氰酸酯单体(CNSLCY),并用红外和质谱进行表征,研究了双酚A型氰酸酯(BADCY)/CNSLCY树脂改性体系。通过研究CNSLCY改性BADCY树脂性能发现,CNSLCY的引入可以提高BADCY的韧性、介电性能和耐吸水性能,而对其热性能降低则影响不大。

适用于热熔法制备预浸料的氰酸酯树脂的制备

为改进纤维增强氰酸酯树脂基复合材料的制备工艺,研制了一种适用热熔法制备预浸料的氰酸酯树脂体系。以旋转黏度计确定了适用热熔法浸渍纤维的树脂黏度为1.5Pa.s/80℃、最佳加工温度为(90±2)℃、工艺适用期为2h。利用DSC及哈克流变仪确定了树脂的固化工艺、纤维增强树脂基复合材料的制备工艺等。结果表明此树脂体系具有良好的热熔加工性能,适宜的工艺适用期,树脂体系在-10℃下贮存6个月后,树脂黏度基本保持不变,应用热熔浸渍法制备的M40J碳纤维/氰酸酯复合材料,具有优异的力学性能,拉伸强度和模量分别为2037MPa和226GPa,弯曲强度和模量分别为1580MPa和217GPa。

新型适于中温固化的二元氰酸酯的合成及性能研究

本文以1,4-二(2-羟基-2-丙基)苯为原料,合成了1,4-二(2-p-苯酚-2-丙基)苯(即双酚P)。双酚P和氯化氰在三乙胺为催化剂的条件下,合成了新型适于中温固化的4,4′-[1,4-苯二(1-甲基亚乙基)]二苯基氰酸酯(即双酚P型氰酸酯)。利用EI、FTIR对双酚P和双酚P型氰酸酯树脂的结构进行了表征。比较了双酚P型氰酸酯树脂和双酚A型氰酸酯树脂的DSC曲线,表明双酚P型氰酸酯树脂具有更低的固化反应温度。最后对固化后的双酚P型氰酸酯树脂的玻璃化转变温度、介电性能、吸水性能和力学性能进行了分析和表征。

含硅氧烷芳炔树脂的合成与表征

芳炔树脂具有优良的工艺性能和耐热性能,将成为重要的高性能树脂基体。利用格氏试剂法合成了含硅氧烷芳炔树脂(SiOAR),通过FT-IR1、H-NMR1、3C-NMR、GPC、DSC、DMA和TGA等技术对树脂的结构和性能进行了较全面的表征。结果显示,SiOAR在室温下是粘性液体,能溶解于常用溶剂;树脂固化反应放热量低,能在200℃左右固化;树脂固化物的玻璃化转变温度高于350℃;在氮气和空气中,热分解温度Td5(失重5%时的温度)分别达589℃和556℃。

阻燃型对二甲苯基氰酸酯的合成、表征与性能

本文合成了两种含对二甲苯结构氰酸酯单体。通过苯酚和2,6-二甲基苯酚分别与对苯二甲基二甲醚(BMBZ)反应分别制得含酚单体1,4-二(4-羟基-苄基)苯(BHBZ)和1,4-二(3,5-二甲基-4-羟基-苄基)苯(BBZ),进一步与氯化氰反应合成相应对苯二甲基型氰酸酯单体。通过红外光谱(FTIR)、电喷雾质谱(ESIMS)、氢核磁共振谱(1 H-NMR)对酚中间体和氰酸酯单体结构进行表征。研究树脂浇注体的热性能、介电性能、吸湿性和阻燃性等并与双酚A型氰酸酯(BADCy)进行比较。结果表明,BHBZCy和BBZCy 800℃残留率分别达到55.2%和40.5%,介电常数分别为3.03和2.81(1MHz),80h吸水率分别为0.87%和1.0%,阻燃等级达到UL-94V-0级。

共聚改性耐高温氰酸酯树脂的制备及其性能研究

本文对酚醛型氰酸酯(PT30)/双酚A型氰酸酯(BADCy)共聚体系的性能进行了研究。考察了PT30/BADCy不同比例下经共聚反应后制备浇注体的热性能、力学性能、介电性能、100℃沸水环境下材料的耐湿性能的变化规律。结果表明,PT30的加入可显著提高共聚体系的热性能。当PT30/BADCy质量配比为1/9时,玻璃化转变温度Tg为318℃,弯曲强度为136MPa,1MHz下介电常数和介电损耗分别为2.83、8×10-3,100℃沸水处理到吸湿饱和时的吸水率为1.22%,综合性能最佳。