乙炔端基砜(ATS)基半互穿聚合物网络(SIPN)体系的研究——热稳定性与降解动力学

用TGA研究了ATS、PEK-C、PES-C、PSF、PES及其共混物形成的SIPN的热稳定性和热降解动力学,并讨论了其降解机理。ATS固化物的热稳定性、降解活化能E和频率因子A与固化条件有关。热稳定性、E和A从高到低顺序为热塑性树脂(TP)>共混物>ATS。酚酞基与异丙撑基都为热稳定性较差的基团。     

乙炔端基砜与聚砜类共混的相容性及其SIPN相分离行为研究

借助扭辫分析(TBA)技术研究了乙炔端基砜(ATS)与用双酚A型聚砜(PSF)、聚醚砜(PES)及酚酞型聚芳醚砜(PES-C)制备的半互穿高聚物网络(SIPN)的相容性及不同固化条件对其分离行为的影响。起始为相容的SIPN体系在固化过程中发生了相分离。两相的T_(?)都与固化条件有关,不同的SIPN均显示类似的相分离行为。     

增韧双马来酰亚胺与烯丙基苯并噁嗪共混物的性能

以间甲苯胺、烯丙基双酚A和多聚甲醛为原料合成了一种烯丙基型苯并噁嗪(BA-mt).将其与二苯甲烷型双马来酰亚胺、烯丙基双酚A (DABPA)以不同比例进行熔融共混,得到了增韧双马来酰亚胺与烯丙基苯并噁嗪的共混物BDB.用DSC对共混物的固化反应进行研究,用DMA和TGA研究了固化树脂热性能,结果表明,在BMI/DABPA中加入BA-mt后,固化树脂的热性能下降,但氮气氛中T10d仍高于400℃,800℃残炭率提高到33％以上.加入10份BA-mt改性BMI/DABPA的固化树脂的Tg为319℃;其弯曲性能提高,弯曲强度为44 MPa,弯曲模量为3.76 GPa.BMI/DABPA/BA-mt固化树脂的吸水率随BA-mt的加入而下降.     

PAEK/BMI共混体系分相机理及其层状体系相形态的初步研究

采用原子力显微镜研究了PAEK/双马来酰亚胺共混体系的分相机理和层状体系固化后的相形态结构.通过AFM可以清楚地观察到,PAEK含量较低时,分相机理是成核-增长机理(Nucleation and Growth mechanism,简称NG),形成典型的海岛分相结构;随着PAEK含量的增加,分相机理变成旋节线相分离机理(Spinodal Decomposition,简称SD),形成了典型的双连续结构,随着PAEK的含量进一步增大,形成典型的相反转结构,SEM观察证实了AFM观察的相分离机理.同时共混物的冲击强度在PAEK含量为20phr时出现了一个峰值,此时共混体系的冲击强度提高了近2倍.通过SEM研究PAEK/双马来酰亚胺层状体系,发现PAEK膜与BMI相互接触的区域,由于相互扩散出现了类似共混体系的相形态结构,其中由于BMI的扩散能力较PAEK较强,发现在PAEK相出现大量BMI颗粒,这种结构对于提高双马来酰亚胺树脂的韧性非常有利,通过研究PAEK/双马来酰亚胺共混体系的分相机理及其层状结构的相形态结构,从而为PAEK膜"离位"增韧BMI树脂基复合材料打下基础.     

热致性全芳共聚酯液晶／酚酞型聚芳醚砜共混体系的相分离行为

用溶液共混法制备了一系列不同共混组分比的热致性全芳共聚酯液晶/酚酞型聚芳醚砜(LCP/PES-C)共混物,用动态力学扭辫分析仪(TBA)、偏光显微镜、扫描电镜(SEM)对LCP/PES-C共混物的动态力学行为和相态结构进行了表征。结果表明,该共混体系是多相体系,其相分离程度、相畴的尺寸形状及分布与所选用的LCP的结构、共混组分比以及体系的热历史等因素密切相关。     

Nano-Ti02/BMI/CE共聚物固化动力学及介电性能的研究

通过非等温差示扫描量热法(DSC)对纳米二氧化钛/双马来酰亚胺/氰酸酯(nano-TiO2/BMI/CE)树脂进行了动力学研究.通过Kissinger法、Ozawa法和Crane法求得了改性氰酸酯树脂体系的固化动力学参数.进而研究了不同固化工艺和后处理温度对nano-TiO2/BMI/CE共聚物介电性能的影响.结果表明...     

双马来酰亚胺改性酚醛型环氧树脂性能研究

采用双马来酰亚胺(BMI)改性酚醛型环氧树脂(F-51)/芳香胺(DAMI)固化体系。采用DSC,TGA和TMA等仪器考察BMI含量对改性体系的固化行为、力学性能及热稳定性的影响,并用扫描电镜(SEM)研究材料断面的形态结构。结果表明,随着体系中BMI比例的增加,体系固化放热峰向高温区移动,总反应热减小,BMI的加入可以提高材料的力学性能和热稳定性,改性后材料断裂面的形态呈现韧性断裂特征。     

双马来酰亚胺/聚醚砜复相树脂固化中相形貌与化学流变性能

采用非等温动态差示量热扫描法(DSC)研究双马来酰亚胺(BMI)/聚醚砜(PES)复相树脂体系的固化特性,利用SEM观察微观相结构,利用旋转流变仪考察BMI/PES复相体系的化学流变性能,探讨相分离与流变性能的关系。结果表明:随着升温速率增大,BMI/PES-25树脂固化反应速率加快,固化特征温度均向高温移动,但固化热焓基本不变。化学流变性能显示,树脂黏度随温度升高首先保持恒定(110～150℃),接着快速增长;体系中PES添加量越大,其对应低黏度的温度区间越宽;在180～200℃的温度区间内,BMI/PES-25树脂体系的黏度发生了一次明显降低,这种现象可能反映了树脂微观相结构经历了由双连续向相反转的演变;BMI/PES-20复相体系的黏度在190～200℃的温度区间内,没有发生明显变化,超过200℃,黏度随温度快速增长;其余BMI/PES复相体系在180℃以上,黏度随温度快速增大;SEM结果表明,BMI/PES-20、BMI/PES-15、BMI/PES-10及BMI/PES-5复相树脂在180～200℃温度区间仅发生了相结构的熟化。     

新型芳香族双马来酰亚胺树脂固化反应及性能

通过与二苯甲烷型双马来酰亚胺(MBMI)对比,对新型芳香族双马来酰亚胺单体(BBMI)进行了预聚、固化反应和性能研究.DSC表明,BBMI单体的反应活性较大,固化速度较快,与二烯丙基双酚A(DAB-PA)的预聚物凝胶时间较短.与MBMI/DABPA相比,BBMI/DABPA的TMg低2℃.热重分析表明,BBMI/DAB-PA的热稳定性优于MBMI/DABPA.与二苯甲烷型双马来酰亚胺相比,BBMI的弯曲强度提高了32.16 MPa,250℃的弯曲强度提高29.54 MPa,弯曲强度保留率从73.0%提高至78.6%.     

氰酸酯／环氧树脂共混体系固化反应

运用DSC对F44酚醛环氧树脂、E51环氧树脂以及有机锡(DBTDL)与氰酸酯共混体系固化行为进行了研究,对固化动力学、固化反应机理及固化反应制度进行了分析.结果表明,利用Kissinger和Flynn-Wall-Ozawa方程计算所得的活化能相近,且三种相近树脂共混体系具有较低的活化能,即具有较高的反应活性.采用T-β外推法近似求得三种氰酸酯共混体系的固化制度.     

改性BMI树脂固化过程的温度控制优化

针对以改性双马来酰亚胺树脂(BMI)为基体的树脂膜熔渗(RFI)成型工艺,以三维热传导方程与固化动力学模型为控制方程,采用有限元/有限差分方法对所得方程进行离散求解。为了衡量固化质量,提出了两个新的控制参数,并用于最优固化温度控制工艺的模拟。数值结果表明,构件内部温度与固化度均高于表面,而固化保持温度和起始时间会对构件中温度和固化度的均匀性产生较大影响。数值模拟结果对固化过程的优化设计有重要的指导意义。     

温度条件对碳纤维上浆剂与双马树脂反应及其复合材料界面粘结的影响

为了研究工艺温度对复合材料界面的调控作用,设计采用三阶段固化工艺(即扩散、固化和后固化),考察了不同温度制度下3种碳纤维/双马树脂(BMI)复合材料界面粘结性能的变化规律。采用原子力显微镜(AFM)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)深入分析了上浆剂对纤维表面粗糙度和化学特性的影响,研究了上浆剂的反应活性及其与双马树脂的反应性,采用微珠脱粘方法测试了碳纤维/树脂的界面剪切强度(IFSSs)。结果表明,200℃处理2h后3种碳纤维上浆剂均发生部分反应,并且170℃,2h后上浆剂均与双马树脂发生化学反应。对比不同温度条件可以发现后固化阶段对碳纤维/双马体系的界面剪切强度影响显著,未经后固化的复合材料界面性能最低;110℃和140℃恒温扩散阶段对碳纤维/双马体系的界面剪切强度的影响不明显。同种温度条件下,CF1和CF3上浆剂与双马树脂的反应程度高于CF2,相应的CF1和CF3与双马树脂的界面剪切强度较高,表明上浆剂与双马树脂间的化学反应程度是影响其界面粘结性能的主要因素。该研究结果对我国碳纤维上浆剂的研制具有参考价值。     

可溶性改性双马来酰亚胺树脂基体的研究

在双马来酰亚胺/二元胺/改性剂A预聚体系中加入环氧丙烯酸树脂,制备了一种可用作耐热复合材料基体的改性双马来酰亚胺树脂。用DSC研究了该树脂基体的反应特性,并制定出了合适的固化工艺参数:改性树脂基体经140℃/1 h 160℃/1 h 180℃/2 h初固化,于220℃/8 h后固化处理,其热变形温度(HDT)为245℃;该树脂与玻璃纤维制备的单向复合材料层压板的室温拉伸强度、弯曲强度和层间剪切强度分别为1 030 MPa、1 600 MPa和92．1 MPa;180℃下测得弯曲强度保持率为67．8%,层间剪切强度保持率为63．2%,用DMA法测得T_g为273℃。     

苯并噁嗪/ BMI/ 环氧树脂的固化动力学

制备了苯并噁嗪树脂/BMI/环氧树脂三元体系,采用动态DSC分析了三元体系的固化反应过程。并用Kissinger和Ozawa方法分别求得三元体系的反应活化能为89.5 kJ/mol。由Crane理论计算得到该体系的固化反应级数n=0.93级反应;根据计算的动力学参数,建立了三元体系的固化动力学模型。利用所建立的固化动力学模型分别预测了等温和动态条件下,三元体系的固化反应特性。得到了三元体系的固化工艺为180℃/1 h+200℃/2 h+230℃/2 h,后处理工艺为250℃/2 h。     

液晶环氧／BMI共聚物微观结构的研究

对 BMI与二元胺扩链后与液晶环氧 (PHBHQ)形成的共聚物的微观结构进行了分析。扫描电镜 (SEM)对共聚体系冲击断面的分析表明 ,当 BMI:DDBA=1∶ 1 ,1∶ 1 .5时 ,共聚体系为“皮—芯”结构 ;当 BMI:DDBA=1∶ 2时 ,共聚体系为“互穿网络”结构。广角 X射线衍射 (WAXD)和动态力学 (DMTA)的分析表明 ,BMI/BDAP/PHBHQ体系为均相体系 ,在固化网络中 ,PHBHQ形成取向有序的介晶域 ,对裂纹起到引发、分支、终止作用     

PN-PAA、MPN-PAA共混树脂热固化过程和热分解过程的研究

借助凝胶时间、DSC和TGA等测试研究了PN-PAA和MPN-PAA共混树脂的热固化过程和热分解过程。凝胶时间(140℃)结果表明共混树脂的交联反应速率比PAA明显趋缓;PN-PAA(1∶1)、MPN-PAA(1∶1)共混树脂的固化温度比PAA提高约50℃;K issinger公式和Crane公式计算表明共混树脂比PAA树脂具有更大的热固化反应活化能,但具有基本相同的反应级数;TGA结果表明共混树脂固化物具有很好的热稳定性,其起始热分解温度接近400℃。采用Coats-Redfern方程分析、解释了树脂热分解过程的表观动力学。与PAA树脂比较,共混树脂固化工艺性有较大改善,并具有较好的耐热性,有望用作高温防热复合材料的基体。     

改性双马来酰亚胺树脂预浸料性能研究

采用二烯丙基双酚A(Ortho-dially Bisphenol A,以下简称O-DABPA)对T型双马来酰亚胺(Bismaleimide,以下简称BMI)树脂进行改性,并用红外光谱(Fourier TransformInfrared,以下简称FT-IR)、差式扫描量热仪(Differential ScanningCalorimetry,以下简称DSC)对改性前后的树脂结构及固化反应进行测定,利用热熔预浸法对改性BMI树脂制备预浸料,考查了预浸料的力学性能及高温下的弯曲性能。结果表明,在175℃下二烯丙基双酚A和T型双马来酰亚胺树脂质量比为1∶1,反应时间为1 h时,改性BMI树脂制备的预浸料工艺性良好,单向板层间剪切强度为84.86 Mpa,在240℃时,弯曲强度及模量分别为1 326.41 MPa和120.31 GPa,强度保留率为76.73%。     

先进复合材料中温固化树脂基体的研究

利用一种新型的液体单核芳香胺类固化剂二甲硫基甲苯二胺(DADMT)与4,4,-二胺基二苯甲烷(DDM)共混作为固化剂研制了一种中温固化胶粘剂,并对两种固化剂的加入比例及体系的反应性、使用期,粘度以及浇铸体的性能和固化机理等进行了初步研究.研究发现,两种固化剂共混比例在1∶1(摩尔比)时温度在40℃左右即可熔融,而且固化产物的性能相对也较高.     

含硅芳炔树脂改性氰酸酯树脂的性能

将双酚E型氰酸酯(BEDCy)与含硅芳炔树脂(PSA)用溶液共混的方法制备了共混树脂(BEDCy/PSA);通过DSC和原位红外研究了共混树脂的固化反应,使用TGA和DMA表征了树脂的耐热性能;还考察了共混树脂的介电性能和力学性能。结果表明,PSA树脂能够降低BEDCy树脂的固化温度;随着PSA树脂的添加,氮气和空气氛围下共混树脂固化物的T_d~5高于450℃,800℃的残留率分别在80%和19%以上;PSA树脂可以降低BEDCy树脂的介电常数和介电损耗。     

炔丙醚酰亚胺改性双马来酰亚胺树脂的制备与性能

合成了2，2-双［N-（4-炔丙氧基苯基）-3，4-二酰亚胺苯基］六氟丙烷（6FDPE），与（4，4''-二苯基甲烷）双马来酰亚胺（BDM）和二烯丙基双酚A（DABPA）的改性双马来酰亚胺（BDM/DABPA）树脂共混，制备了BDM/DABPA/6FDPE共混树脂。对共混树脂的黏温特性、固化反应和固化树脂的热稳定性和力学性能等进行了研究。结果表明，6FDPE能够扩展BDM/DABPA树脂的加工窗口至70 ℃以上。随着6FDPE的添加量增加，共混改性树脂在氮气氛围下共混树脂固化物的5%热失重温度（）升高达到416 ℃，800 ℃的残留率（Y_r800℃）高达41%，但玻璃化转变温度（T_g）会降低，仍高于300 ℃。6FDPE可增韧BDM/DABPA树脂，共混改性树脂的冲击强度提高至23.9 kJ/m²，增加了55%，但树脂浇铸体的弯曲强度和拉伸强度分别降低至132 MPa和78 MPa，都下降了13%。