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。     

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.     

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。     

含炔基酚醛树脂的合成与表征

研究了普通Novolac线性酚醛、氨催化resol型酚醛的炔丙基化树脂的简便合成;采用FTIR、 HNMR、GPC等表征了其分子结构;研究影响热固化过程的因素(分子量、炔基含量、羟甲基含量)和典型树 脂的固化动力学。黏度测定、DMA、TGA等分析结果表明该类树脂具有良好的工艺性,100℃的黏度不超过 400mPa·s;树脂可以在200～250℃进行热固化;热固化物耐热性比传统酚醛树脂有明显改进,DMA表明树 脂固化物具有高达370℃的玻璃化温度,TGA则表明其初始热分解温度在400℃以上;XRD结果表明树脂固 化物的碳化物是典型的玻璃碳。     

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。     

PN-PAA、MPN-PAA共混树脂热固化过程和04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℃；Kissinger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-Redfem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。     

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%。     

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％.     

树脂基复合材料的电子束固化

与普通的热固化方法相比,树脂基复合材料的电子束固化是一种成本有效的固化方法。本文简要介绍电子束可固化树脂、设备发展和这种方法的优点及它在航空航天复合材料结构上的应用状况。     

酚醛树脂基纳米多孔材料的制备及结构调控

酚醛树脂基纳米多孔材料（Phenolic Resin-based Nanoporous Materials，PNM）是满足新一代航天飞行器轻质、高效隔热需求的新型热防护材料，传统制备方法中需使用超临界干燥技术，制备周期长、成本高。本研究通过两步法，即先合成线性酚醛树脂，再进行溶胶-凝胶的方法，实现了常压干燥PNM的制备。系统研究了固化剂含量、固化温度和固化时间对材料结构的影响和调控作用，分析了影响材料收缩率和热稳定性的因素。结果表明，PNM的微观纳米结构的变化会影响材料干燥后的收缩率，制备大颗粒、大孔径的微观结构更有利于降低材料的收缩率。而PNM的热稳定性主要受交联反应过程形成的化学结构的影响，通过优化固化剂的含量可提高PNM的热稳定性。当固化剂含量为10%，固化温度提高至150℃，固化时间延长至48 h的条件下，获得的PNM有最高的热稳定性（900℃下的残碳率为54.2%）、最发达的孔结构（比表面积为264.0 m²/g、孔容为2.67 cm³/g、平均孔径为40.0 nm）和最小的收缩率（0%）。此PNM制备方法简单、性能优异，在未来航天飞行器上有广阔的应用前景。     

耐高温异氰酸酯/ 环氧树脂固化历程与性能

以异氰酸酯为固化剂固化环氧树脂,通过比较不同固化条件下固化物结构的差异,研究了异氰酸酯与环氧树脂的反应历程;改变异氰酸酯/环氧树脂体系的化学计量比(I/E),采用FTIR/ATR、DSC、DMTA等研究了固化产物的结构与性能。结果表明,异氰酸酯与环氧树脂的固化历程随着温度的升高可分为三个阶段,第一阶段为异氰酸酯的三聚反应;第二阶段是一个复杂的过程,首先环氧树脂和异氰酸酯可反应生成嗯唑烷酮结构,通过嗯唑烷酮环扩链得到端畀氰酸酯基低聚物,可继续发生三聚反应;第三阶段为异氰脲酸酯与残余的环氧基团反应生成嗯唑烷酮结构,异氰脲酸酯六元环向噁唑烷酮五元环的转化是一个可逆的过程。不同的I/E比例可得到结构不同的固化物,不同的结构导致固化物性能的差异:当(I/E)=1.8时,综合力学性能良好,异氰酸酯/环氧树脂/玻璃纤维复合材料的弯曲强度、弯曲模量、层剪强度分别为652.53、33270.63和31.66MPa,优于甲基四氢苯酐/环氧树脂/玻璃纤维复合材料力学性能;当I/E=2.0时,固化物T_g达到了305℃,明显优于传统的环氧树脂固化体系。     

环氧树脂改性交联剂的制备及其对室温硫化硅橡胶性能的影响

力学性能差是制约室温硫化硅橡胶应用发展的主要因素，而交联剂结构对力学性能有重要影响。为提高室温硫化硅橡胶的力学性能，本文以环氧树脂E-44与氨丙基三烷氧基硅烷为原料通过开环反应合成了一种改性交联剂（E44-APS），通过红外光谱、核磁氢谱确定了E44-APS的结构，并研究了E44-APS交联剂对室温硫化硅橡胶拉伸性能、固化性能、接触角、表面形貌、热稳定性的影响。结果表明，随E44-APS含量增加，室温硫化硅橡胶的拉伸强度先增加后降低，当E44-APS用量为10% 时，拉伸强度和断裂伸长率最大可达0.47 MPa和306%；固化时间随E44-APS用量增加而增加；5%热失重温度随E44-APS用量增加而降低；接触角随E44-APS用量增加先降低后增加。上述结果表明E44-APS可有效提高室温硫化硅橡胶的力学性能，同时会带来一些负面影响，如固化时间延长和热稳定性下降及疏水性下降等。     

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.     

含炔基有机硅杂化聚合物的合成及热稳定性

采用双乙炔基封端的硅氮烷单体(双(4-乙炔基苯胺基) 二苯基硅烷,M1) 与含不同二甲基硅基
结构单元[—Si( CH3 )2—,—Si( CH3 )2—O—Si( CH3 )2—和—Si( CH3 )2—O—Si( CH3 )2—O—Si( CH3 )2—] 的
双溴苯基封端单体进行Sonogashira 交叉偶联反应,制备出一系列含炔基有机硅杂化聚合物。通过红外( FTIR)
、核磁氢谱(1H-NMR) 和凝胶渗透色谱( GPC) 对聚合物的结构和分子量进行了表征,并采用热重分析
(TGA)对聚合物的热性能进行了研究。结果表明,二甲基硅基结构的引入显著提高聚合物的溶解性,各组聚
合物均展现出良好的热稳定性能,其中引入—Si(CH3)2—结构的聚合物具有相对最好的热稳定性。     

含八氢基笼形倍半硅氧烷的双马来酰亚胺树脂

利用硅氢加成反应和烯加成反应,以八氢基笼形倍半硅氧烷(T8H8)、二烯丙基双酚A(DABPA)和双马来酰亚胺(BMI)为单体合成了改性BMI树脂,采用FT-IR、DSC、TGA分别表征了树脂的结构、固化行为及热性能.研究结果表明,T8H8-DABPA-BMI固化树脂的玻璃化转变温度达到323℃,热分解温度(5%失重,T5d)为422、800℃热分解残重率为50.7%.     

液态聚碳硅烷先驱体制备陶瓷基复合材料的工艺适应性研究

陶瓷先驱体是先驱体浸渍裂解工艺(PIP)制备陶瓷基复合材料的关键,先驱体工艺性能对复合材料制备工艺和材料性能有着决定性的影响。以一种新型液态聚碳硅烷先驱体(VHPCS)为研究对象,利用红外光谱分析差示扫描量热分析、热重分析、X-射线衍射分析等分析手段对VHPCS及其裂解产物的热稳定性进行表征。从PIP工艺角度出发,对VHPCS固化行为和裂解行为进行分析。结果表明,VHPCS中含有活性的Si-H和Si-CH=CH2基团,可在165℃开始固化反应。VHPCS在1000℃的N2气氛下的陶瓷产率为60%,其裂解产物在1000~1300℃内晶相稳定,是比较理想的陶瓷先驱体。     

复合材料修补片热固化方法研究

为了研究基于电加热的树脂基复合材料修补片热固化方法是否比传统热补仪加热的热固化方法更优越,本文采用Abaqus有限元分析方法,对基于电加热和传统热补仪加热的复合材料修补片结构模型固化过程进行了数值模拟,分析了两种热固化过程中树脂基复合材料的热应力场。最后通过实验方式固化复合材料修补片,并通过傅里叶红外光谱进行对比分析。对比结果表明：基于电加热的树脂基复合材料热固化方法加热更均匀,使得复合材料在固化过程中热应力的变化趋势更加平缓,减少了热应力集中的现象,从而提高了树脂基复合材料的热固化质量,优化了复合材料的热固化技术,还为电加热热固化技术的进一步研究奠定了基础,为更深入研究提供了可能。     

双酚A型环氧树脂紫外光固化工艺及其力学性能

为了推进紫外光固化技术在环氧树脂及其复合材料制备中的应用,以双酚A型环氧树脂E51为基体,采用自行研制的紫外光设备固化,利用红外光谱法测定固化后树脂的固化度,研究了树脂体系中光引发剂和稀释剂含量对树脂固化速率的影响以及环氧树脂的紫外光固化特性,获得的树脂体系的最优配方为：双酚A型环氧树脂E51:活性稀释剂660A:光引发剂1176=100:10:5（质量比）,并对紫外光固化树脂浇铸体的力学性能进行了测试,其拉伸强度和模量分别可达到32.34 MPa和1.80 GPa,弯曲强度和模量分别为60.64 MPa和1.73 GPa。结果表明,紫外光固化速率随树脂体系中光引发剂含量的增加而上升,随活性稀释剂含量的增加先上升后下降;与传统热固化相比,紫外光固化不仅可以大幅度缩短树脂体系的固化时间,同时,制得的树脂浇铸体具有良好的综合力学性能。研究结果对紫外光固化技术在实际生产中的应用具有重要意义。     

多炔基加成固化型高残碳酚醛树脂的制备与性能

以碱为催化剂,通过问乙炔基苯基重氮硫酸盐和酚醛树脂间的偶合反应,制备了间乙炔基苯偶氮酚醛树脂(EPAN).树脂的固化由乙炔基的热加成反应实现,无需外加固化剂.该树脂具有固化反应活性高,耐热性好,残碳率高的特点.为了进一步改善该树脂的工艺性,合成了炔丙基基团官能化的乙炔基苯偶氮酚醛树脂(PEPAN),研究了该树脂的工艺性、固化行为以及热性能.研究结果表明,与EPAN相比,树脂的工艺性得到进一步提高,加工窗口明显变宽,树脂固化物的耐热性明显提高,其5%失重温度(Td5)约为432℃,800℃残碳率约为74%.     

碳纤维增强树脂基复合材料微波固化技术

为解决传统复合材料成型工艺存在的生产周期长和制造成本高的问题,结合飞机型号研制中对复合材料成型技术的迫切需求,提出一种微波加热固化碳纤维增强树脂基复合材料构件的工艺方法,对比研究微波固化和电加热固化对树脂基复合材料固化度和玻璃化转变温度的影响规律。结果表明:微波固化显著加快了复合材料的固化过程,在相同的工艺条件下,微波固化复合材料的固化度明显高于传统电加热工艺的固化度;微波固化复合材料的玻璃化转变温度则略高于电加热工艺。