高透明性不对称聚酰亚胺的合成与性能研究

采用1,4-双(3'-氨基-5'-三氟甲基苯氧基)联苯(m-TFDAB)为二胺单体,分别与两种联苯型二酐单体,3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐(s-8BPDA)以及2,3,3',4'-联苯四甲酸二酐(a-BPDA)通过一步高温溶液缩聚法制备了两种聚酰亚胺材料PI-1(s-BPDA/m-TFDAB)与PI-2(a-BPDA/m-TFDAB).研究结果表明,不对称化结构没有对聚酰亚胺材料的耐热性能、力学性能以及电性能产生显著影响.但可以显著增大聚酰亚胺在有机溶剂中的溶解性以及在可见光范围内的透明性.PI-2不仅可以溶解于极性非质子性溶剂中,而且在许多常规溶剂中也具有优良的溶解性能.PI-2薄膜在可见光波长范围内具有优良的透明性,450nm处的透光率达到86%.此外,该材料在氮气中的起始热分解温度超过580℃,而700℃时的残余重量百分数达到67%.     

苯乙炔苯酐封端聚酰亚胺低聚物的合成与性能

将4-苯乙炔苯酐(4-PEPA)和3,3',4,4'-二苯醚四酸二酐(ODPA),与3,4'-二氨基二苯醚(3,4'-ODA)和1,4-双(4'-氨基-2'-三氟甲基苯氧基)苯(BTPB)或1,3-双(4-氨基苯氧基)苯(1,3,4-APB)混合物通过高温缩合聚合反应合成了两种苯乙炔苯酐封端的聚酰亚胺低聚物PI-1和PI-2,对其熔体黏度、热行为及固化物的热性能等进行了研究.实验表明,PI-1和PI-2低聚物在280℃时具有低的熔体黏度(＜1 Pa·s)和良好的熔体黏度稳定性;经371℃固化后形成的纯树脂固化物具有优异的耐热性能,5%热失重温度超过520℃,Tg超过330℃,有望成为适用于RTM工艺的复合材料基体树脂.     

适用于RTM成型聚酰亚胺树脂的合成与性能研究

使用4-苯乙炔苯酐(4-PEPA),2,3,3′4′-联苯四酸二酐(a-BPDA),1,4-双(4′-氨基-2′-三氟甲基苯氧基)苯(BTPB)和1,4-对苯二胺(p-PDA)合成了两种苯乙炔苯酐封端的聚酰亚胺低聚物PI-1和PI-2,并对低聚物的熔体粘度稳定性和热性能等进行系统研究.实验结果表明:采用热亚胺化方法制备的低聚物具有很高的产率(＞99%);PI-1低聚物在280℃时表现出低的熔体粘度(＜1Pa.s)和良好的熔体粘度稳定性,可用于RTM成型工艺制备树脂基复合材料;PI-1和PI-2低聚物经371℃固化后显示了优异的热性能,玻璃化转变温度超过400℃(DMA法,tanδ值),5%热失重温度超过520℃.     

ODA/TPER共聚型聚酰亚胺的合成及其性能研究

使用二元酐均苯四甲酸二酐(PMDA)与不同摩尔比例的两种二元胺4,4'-二氨基二苯醚(ODA)和1,3-双(4-氨基苯氧基)苯(TPER)共聚制备了一系列聚酰亚胺(PI)薄膜,并通过乌氏粘度计、X-射线衍射仪(XRD)、环境扫描电镜(SEM)、热失重分析(TGA)对其性能进行了分析表征.结果表明,TPER的引入使PI薄...     

芴基取代耐高温聚酰亚胺的合成与性能

合成了同时含有芴基以及醚键的二胺单体,9,9-双(4-胺基苯氧基苯基)芴(BAOFL),并对其进行熔点、红外以及核磁表征。结果表明,该单体具有很高的纯度。分别采用3,3,′4,4′-联苯四甲酸二酐(sBPDA)以及2,3,3,′4′-联苯四甲酸二酐(aBPDA)与BAOFL聚合,通过热亚胺化法以及化学亚胺化法分别制备聚酰亚胺(PI)。研究芴取代基对PI耐热性能、溶解性能以及光学性能的影响。结果表明,引入芴取代基可以显著提高PI树脂在有机溶剂中的溶解性能以及在可见光区良好的透明性。同时,PI具有良好的耐热稳定性,玻璃化转变温度超过280℃,氮气中起始热分解温度超过500℃。     

苯乙炔基封端PMR型聚酰亚胺树脂的制备与性能研究

使用2,3,3',4'-联苯四酸二酐、对苯二胺和反应性封端剂4-苯乙炔苯酐,采用单体原位反应聚合法制备了设计分子量为1500的PMR型聚酰亚胺树脂PEPA-15.PEPA-15树脂溶液具有良好的室温储存稳定性,我们使用AR-2000流变仪对树脂的熔体加工性能进行了初步测试,树脂经过371℃固化后显示了优异的热稳定性,T300碳纤维增强的复合材料经371℃后固化后在动态热机械分析测试(DMA)中在450℃前储能模量没有明显变化.     

耐高温芳杂环聚吡咙的合成与性能

利用主链含有吡啶环的新型四胺单体,2,6-双(3,’4’-二氨基苯基)-4-氟苯基吡啶(FP-PA)与几种芳香族四酸二酐单体,2,2-双[4-(3,’4’-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酐(BPADA)、3,3,’4,4’-二苯醚四羧酸二酐(ODPA)、3,3,’4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐(BTDA)或4,4’-(六氟异丙基)双邻苯二甲酸二酐(6FDA)通过热缩聚、热环化反应成功制备了一系列具有半梯形主链结构的芳杂环聚合物-聚吡咙(PPy)。结果表明:所制备的聚吡咙具有优异的耐热稳定性;其玻璃化转变温度达到367℃,在氮气氛围中的起始热分解温度超过500℃,10%失重温度超过560℃,750℃时的殘重率超过60%。另外,聚吡咙薄膜表现出优良的耐碱水解性能,在10%NaOH水溶液中浸泡7d后仍具有优良的柔韧性和耐热性。     

水发泡剂对聚酰亚胺泡沫结构与性能的影响

采用一步法制备了一种聚酰亚胺(PI)泡沫,研究了水含量对聚酰亚胺泡沫结构和性能的影响规律。采用红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)分别表征了聚酰亚胺泡沫的分子结构和泡孔结构;采用热机械分析(TMA)和热失重分析(TGA)分别测试了聚酰亚胺泡沫的玻璃化转变温度和热稳定性;采用双通道声学分析仪测试了聚酰亚胺泡沫的吸声性能。研究表明:在所研究的水含量范围内,用水含量对聚酰亚胺泡沫的分子结构、玻璃化转变温度和热失重性能几乎无影响;驻波管法测得PI泡沫的平均吸声系数最大为0.44;玻璃化转变温度为294.7～295.6℃,热失重5%时的温度大于377.5℃,800℃时的残余质量大于49.6%。     

耐371℃PMR-Ⅱ型聚酰亚胺树脂化学反应特性的研究

利用TGA、DSC、IR和DMTA等现代分析手段考察了PMR－Ⅱ型聚酰亚胺树脂KH－305－50A（长期使用温度达371℃/1000h)的化学反应特性，研究结果表明，该含氟的耐高温树脂在加热过程中发生了一系列复杂的化学反应，在115℃-300℃之间进行了酰胺化和酰亚胺化反应，生成了聚酰亚胺预聚体；280℃-470℃该预聚体发生加成型的交联固化反应，且在370℃－380℃之间固化反应最快。     

聚酰亚胺胶粘剂的粘接性能

 采用等摩尔的酮酐（BTDA）和醚胺（ODA）在N,N 二甲基甲酰胺(DMF)中合成了线形缩聚型聚酰胺酸(PAA),并用红外光谱对其结构进行了表征,用TGA对其热关环亚胺化后进行了分析,结果表明其热分解温度可达600 ℃,所成薄膜具有良好的韧性。同时采用纳迪克酸酐（NA）为封端剂,通过调整NA/BTDA/ODA的比例,合成了不同分子量的PAA预聚体,并用红外光谱对其结构进行了表征,对其热关环亚胺化后进行差热分析,表明其端基交联固化温度为350 ℃左右,且随着分子量的提高峰温向高温方向移动。TGA表明,热固性聚酰亚胺（PI）交联固化后的热分解温度为483 ℃左右。采用上述线形缩聚型PAA与热固性PI共混,将固化后线形缩聚型PI的韧性与热固性PI高温性能结合起来,直接用做耐高温胶粘剂,可以获得较高的室温和高温剪切强度,并具有良好的高温热老化性能。     

热等静压温度对K447A高温合金显微组织及性能的影响

研究了热等静压温度对K447A合金显微组织及性能的影响。测试了合金的持久性能和室温拉伸性能。利用金相显微镜(OM)和扫描电镜(SUM)观察了合金显微组织。结果表明,1185～1210℃/180MPa/4h(+1185℃/2h,AC+1100℃/4h,AC+870℃/20h,AC)下,随热等静压温度的提高,合金中显微疏松逐步闭合,碳化物逐步细化和球化;γ-γ’共晶相尺寸和数量逐步减小,共晶特征趋于不明显;晶界呈不连续颗粒状;存在大、小两种尺寸的γ’相。经1185～1210℃HIP处理的合金980℃/200MPa持久性能大幅提高;经1195℃HIP的合金760℃/724MPa持久性能达到最高。经1210℃HIP处理的合金980℃/200MPa持久性能达到最高。180MPa/4h条件下,K447A合金合适的热等静压温度为1185～1210℃。     

PI/SiO_2复合薄膜导热性能理论预测和实验验证

在对复合材料导热性能的多种预测模型进行理论分析和对比研究的基础上,应用自行研制的亚微米/微米薄膜材料热性能测试仪和差示扫描量热仪(DSC)对聚酰亚胺(PI)及其复合薄膜PI/SiO2的热扩散率和比热进行了实验研究,通过导热系数实测值和模型预测值的对比,显示预测模型中考虑填充颗粒尺寸分布的Sorin模型预测值与实验值更为吻合。理论预测和实验研究均表明,在20～160℃温区内,PI/SiO2的导热系数随着SiO2添加量的增加和温度升高呈现明显增大的趋势。     

基于aODPA的PI薄膜的合成与性能

采用含醚键的不对称二酐单体,2,3,3',4'-二苯醚四酸二酐(aODPA)与三种芳香族二胺单体分别聚合制备了一系列PI薄膜.研究了aODPA-PI的结构与耐热稳定性、溶解性、力学以及光学性能的关系.结果表明,aODPA的不对称结构赋予了PI良好的溶解性能与光学透明性,在450 nm波长下的透光率超过85%.同时,PI薄膜还保持了优良的耐热稳定性及良好的力学性能,其氮气中的T5d超过510℃,拉伸强度超过了80 MPa.     

射频磁控溅射法制备聚氟薄膜及其性能研究

研究了卫星相控阵雷达天线系统的TR组件表面聚氟材料薄膜的制备工艺,采用射频磁控溅射法成功地在TR组件表面制备了聚氟薄膜,并对所制备的薄膜进行了电子二次倍增效应阈值试验.结果表明,聚氟薄膜不但具有良好的绝缘性能,且其二次电子发射也较低,提高了电子二次倍增效应阈值.对薄膜组分与形貌进行了X射线光电子能谱(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)分析表征,薄膜较好的保持了聚氟材料的特性,其均匀性和致密性均达到了实际应用要求.     

PMR型增韧聚酰亚胺的制备与性能研究

制备了系列PMR型聚酰亚胺基体树脂以及碳纤维增强复合材料(HFPI),系统研究了PMR型聚酰亚胺HFPI基体树脂及复合材料性能.制备的PMR型聚酰亚胺HFPI基体树脂溶液具有良好的储存稳定性,室温下可以存放4个月,不产生沉淀;PMR型聚酰亚胺HFPI基体树脂具有良好的成型性以及优异的热稳定性,热分解温度高达540℃、玻璃化转变温度达到290℃(DMA)、热膨胀系数在40～50ppm/℃之间、较低吸水率(1.0%～1.7%)、优异力学性能;用短切碳纤维增强HFPI,基体树脂与碳纤维具有良好黏附性,制备的复合材料除了具有良好加工成型性能外,更具有优异力学性能,拉伸强度高达107.3MPa,断裂伸长率为5.73%,弯曲强度和弯曲模量分别高达159.8MPa,6.11GPa.     

苯乙炔基封端聚苯基喹恶啉的合成与性能研究

以4-苯乙炔基苯偶酰(PEBZ)作为封端剂,以芳香族四酮,9,9-双(4-苯偶酰氧基苯基)芴和芳香族四胺,3,3’,4,4 '-四氨基联苯(BPTA)作为单体,设计并合成了一系列苯乙炔基封端聚苯基喹恶啉(PEPPQ)树脂(PPQ-1～PPQ-4).设计分子量分别为2 500( PPQ-1)、5 000(PPQ-2)、10 000(PPQ -3)以及20 000(PPQ-4).流变分析表明,PPQ-1与PPQ -2具有良好的加工性能,350℃左右的最低黏度分别为21和568 Pa·s.通过热模压工艺制备了PPQ-1和PPQ -2固化样件,Tg分别为338和325℃.固化物具有优良的耐热稳定性,氮气中以10℃/min升温,5％失重温度均在550℃以上,750℃时的残重在60％以上.PPQ -2固化物表现出了良好的力学性能,拉伸与弯曲强度分别为88和155 MPa,断裂伸长率达到7.6％.     

曲面不锈钢/微晶玻璃层状复合材料的设计制备

设计制备了与1Cr17和0Cr18Ni9不锈钢匹配的CaO-Al2O3-SiO2(CAS)系和BaO-Al2O3-SiO2(BAS)系微晶玻璃,研究了微晶玻璃的各项理化性能。利用流延法制备微晶玻璃生带,以此制备符合曲面不锈钢/微晶玻璃层状复合材料,并对复合材料相关性能进行测试。结果表明,所设计制备的玻璃经850℃、30min热处理后可形成线胀系数与对应不锈钢匹配的微晶玻璃,且具有适宜弯曲强度和较低介电常数、介质损耗;由此制备的曲面不锈钢/微晶玻璃层状复合材料具有良好的绝缘性能、结合强度和抗热冲击性能。     

新型杂化浆料的合成及其对碳纤维／异构聚酰亚胺复合材料性能的影响

通过合成新型改性剂--(γ-苯乙炔亚胺基)丙基三乙氧基硅烷(PEIPTES)实现对SiO2前驱体的原位改性,制备新型异构聚酰亚胺/SiO2杂化浆料,利用元素分析、FT-IR、热重分析等对PEIPTES的结构和性能以及新型杂化浆料的结构进行表征与分析.结果表明,杂化浆料中有机相与无机相之间形成化学键.利用该杂化浆料对碳纤维表面进行改性.AFM分析表明,改性后碳纤维表面覆盖一层有纳米级颗粒状突起的物质,增加表面粗糙度,有利于改善复合材料界面性能.复合材料力学性能研究表明,杂化浆料可提高碳纤维/异构聚酰亚胺复合材料的层间剪切强度,当SiO2含量为5wt%时层间剪切强度达到最大值,此时冲击性能和界面耐热性能均有显著提高.     

溶胶-凝胶法制备SiO2 -TiO2 / 聚酰亚胺杂化材料及其性能

采用溶胶-凝胶法制备了纳米SiO2-TiO2溶胶,然后通过共混法制得SiO2-TiO2/聚酰亚胺杂化材料,SEM、DMTA和TGA等方法研究了无机组分的含量对聚酰亚胺性能的影响。结果表明:SiO2-TiO2/聚酰亚胺杂化材料的冲击强度和弯曲强度随无机粒子含量变化而变化,当无机粒子含量为3%(质量分数)时二者出现最大值,其冲击强度较纯树脂提高了177%,弯曲强度提高了54.6%。另外,随着SiO2-TiO2无机材料的增加,杂化材料热稳定性亦有所提高。     

热处理对Pt-PtRh13薄膜热电偶绝缘层性能的影响及机理分析

为了测量航空发动机高温部件表面温度,利用离子束溅射镀膜技术制备了拥有多层薄膜结构的Pt-PtRh13薄膜热电偶,包括Ni基合金基底、Ni Cr Al Y黏结层、Al2O3过渡层、Al2O3绝缘层、Pt/Pt Rh13薄膜热电偶和Al2O3保护层。研究了热处理对Pt-PtRh13薄膜热电偶绝缘层性能的影响,并利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)等手段对薄膜热电偶绝缘层性能下降的机理进行了分析。研究结果表明:利用Al2O3绝缘薄膜开发的Pt-PtRh13薄膜热电偶只用于900℃以下测温,在900℃以上长时间应用可能会出现测温不稳定问题,高温诱发Al2O3绝缘层发生晶型转变是主要原因。