双(口恶)唑啉化合物改性热固性树脂的研究

采用自制2,2′-(1,3-苯)双(4,5-二氢)(口恶)唑分别与热塑性酚醛树脂或二氨基二苯甲烷(DADPM)进行聚合反应制得了聚醚酰胺树脂(PEAR)和聚氨基酰胺树脂(PAAR).实验表明PEAR的冲击强度达到6 kJ/m2以上,弯曲强度达到100MPa以上,且电绝缘性能优良,可作为H级绝缘材料使用;PAAR的冲击强度最高达到22kJ/m2,弯曲强度达到202 MPa,电绝缘性能较PEAR稍差,但仍然可作为H级绝缘材料使用,另外还可望作为无卤阻燃材料使用.以这两种高性能热固性树脂为基体可制备出性能优良的玻璃布复合材料.     

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54.3 MPa,氮气下热分解温度T_(d5)达到531℃;T300碳纤维增强复合材料室温下弯曲强度可达518.0 MPa,400℃下弯曲强度保留率为53%。     

有机锡化合物催化氰酸树脂的性能

采用有机锡化合物作为氰酸酯树脂的固化反应催化剂,评价了催化剂对固化树脂的力学性能、耐热性、吸水率以及对复合材料力学性能的影响。结果表明加入有机锡催化剂后,氰酸酯固化树脂和复合材料具有优良的性能,其中固化树脂的弯曲强度为124MPa,冲击强度为12 6kJ/m²,玻璃化转变温度为258℃,复合材料的弯曲强度为742 6MPa,层间剪切强度为72 3MPa。这表明在有机锡化合物的催化作用下,氰酸酯充分表现出了高性能树脂基体的特性,同时也说明有机锡是氰酸酯固化反应的有效催化剂。     

高韧性环氧基体树脂的制备与性能

以N,N,N’,N’-四缩水甘油基-1,3-间苯二甲胺(TGMXDA)和双酚F环氧(DGEBF)作为基体,以4,4'-双[(4-氨基-2-三氟甲基)苯氧基]联苯(6FBAB)和3,3’-二氨基二苯砜(3,3’-DDS)作为固化剂制备了新型环氧基体树脂.研究了环氧基体与固化剂的结构和配比对环氧固化物耐热与力学性能的影响规律.结果表明,TGMXDA- DGEBF/6FBAB-DDS树脂体系固化物具有良好的力学性能,拉伸强度达到101 MPa,冲击强度＞20 kJ/m2,断裂伸长率＞6％.同时,该树脂体系还具有良好的耐热稳定性,氮气中的5％失重温度＞330℃.     

双马来酰亚胺基体树脂的改性

为提高双马来酰亚胺树脂的韧性、降低其固化温度,在树脂中引入二元胺,2,2’-(1,3-苯)双(4,5-二氢)噁唑啉(1,3-BOX)和改性剂苯胺型乙烯基苄基化合物(N-DVBA)。通过DSC、DMTA、SEM等分析手段对基体树脂的结构和性能进行了研究。结果表明:改性剂N-DVBA降低了反应体系的固化温度,二元胺和1,3-BOX提高了体系的韧性。改性后双马树脂Tg达279.1℃,弯曲强度和拉伸强度分别为133.80和88.50 MPa,断裂伸长率为3%,介电常数为3.79,介电损耗(1 MHz)为0.010。     

树脂含量对F-8H3/602 芳纶复合材料性能的影响

探索研究了F-8H3/602芳纶织物增强树脂基复合材料层合板不同树脂含量对其冲击韧性、层间剪切强度及弯曲性能的影响,并采用显微镜及扫描电镜对破坏试样形貌进行观察。结果表明芳纶复合材料的树脂含量对其冲击韧性、层间剪切强度及弯曲性能影响较为明显,树脂含量为46.02wt%的芳纶复合材料层合板的0°冲击韧性为22 J/cm2、0°层间剪切强度为49.1 MPa、0°弯曲强度为506 MPa;在一定的树脂含量下,芳纶复合材料的0°冲击韧性、层间剪切强度及弯曲性能较90°的性能更优异;破坏试样的形貌表明纤维与树脂界面结合较为薄弱。     

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％.     

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.     

四酚基乙烷环氧树脂的固化性能

研究了甲基四氢邻苯二甲酸酐(Me THPA)和4,4-二氨基二苯基砜(DDS)两种固化剂对1,1,2,2,-四(对羟基苯基)乙烷四缩水甘油醚环氧树脂(TGE)固化反应及固化性能的影响。通过DSC研究了树脂的固化行为,结果表明Me THPA体系与DDS体系的固化反应活化能分别为65.8和68.4 k J/mol;同时通过DMA、TGA以及万能材料试验机等方法对树脂的热力学和力学性能等进行研究。Me THPA体系的Tg为188℃,初始热分解温度为219.9℃,拉伸强度为33 MPa,弯曲强度为48 MPa。而DDS体系的Tg为203℃,初始分解温度为292.3℃,拉伸与弯曲强度分别为61和93 MPa。     

Z-pin高效拉挤用双马来酰亚胺树脂改性

为了满足双马来酰亚胺树脂（BMI）应用于Z-pin高效拉挤的需求,要求其具有低黏度（500 $\mathrm{m}\mathrm{P}\mathrm{a}?\mathrm{s}$）、耐热（玻璃化转变温度大于200 ℃）、固化快以及韧性好等性能。使用TDE-85环氧树脂（EP）降低BMI黏度,并进一步加入改性剂提高树脂的耐热性和力学性能。分别采用黏度测试、差示扫描量热分析、热重分析、力学性能测试等方法研究树脂固化工艺、固化反应动力学、耐热性以及基本力学性能,筛选最佳树脂体系制备Z-pin并进行性能测试与分析。研究结果表明:TDE-85环氧树脂的加入可以有效降低树脂体系的黏度,满足高效拉挤工艺性需求。加入改性剂二苯甲烷二异氰酸酯（MDI）提高了EP-BMI体系的韧性和耐热性,玻璃化转变温度为251 ℃,综合性能达到最优。浇铸体拉伸强度、冲击强度分别为66 MPa、21 kJ/m2,分别提高了38%、53%。Z-pin短梁剪强度为67 MPa,与基体结合强度为31.2 MPa。改性树脂体系充分满足Z-pin高效拉挤的工艺需求和性能要求,具有良好的工程应用价值。      

一种潜伏性无卤阻燃中温固化环氧树脂体系

选用双氰胺和UR500为固化体系,自制阻燃剂M,制备一种预浸料用潜伏性无卤阻燃中温固化环氧树脂体系。结果表明,该树脂体系室温下储存期超过30 d,固化后力学性能优良,拉伸性能可达66. 5MPa,弯曲强度可达133 MPa,冲击强度可达10. 7 kJ/m2,阻燃防火性能优异,氧指数高达33. 1%,垂直燃烧满足UL-V0级,且可离火自熄。扫描电镜和热分析的结果表明,该体系优异的阻燃性能主要源于其燃烧后所成碳层的隔热隔氧作用。     

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%。     

缠绕用低温快速固化氰酸酯树脂的改性

针对湿法缠绕工艺,在不影响固化温度条件下用TDE-85对氰酸酯树脂进行改性,对改性前后树脂性能进行对比研究。结果表明:环氧与催化剂混合物在40℃时黏度低于1 Pa·s,且能维持超过214 min,能够满足湿法缠绕的工艺需求;环氧含量低于10 wt%时,起始固化温度不超过77℃,在80℃的凝胶时间为30min左右,仍满足低温快速固化要求;当TDE-85含量为10 wt%时,树脂浇铸体力学性能最优,其拉伸强度、弯曲强度、冲击强度分别为46.2、83.4 MPa、10.8 kJ/m~2;但环氧的加入对氰酸酯的吸湿性和耐热性能均有一定负面的影响。     

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%.     

聚氨酯增韧改性 PISOX 树脂及其复合材料的性能

利用MDI与PTMG-2000制备聚氨酯预聚体,对聚(异氰脲酸酯-噁唑烷酮)树脂(PISOX)进行增韧改性:考察不同I/E、不同预聚体添加量的树脂浇铸体力学性能的变化;并对最优配方进行复合材料力学性能测试和DMTA测试,比较改性前后复合材料力学性能和耐热性能的变化;利用SEM观察改性前后微观形态的变化,推测增韧机理。结果表明,I/E=1.8、添加15%预聚体时树脂浇铸体综合力学性能最优,弯曲强度、弯曲模量、冲击强度分别为60.92 MPa、2 295 MPa、6.40 k J/m2;利用该基体制备复合材料,具有比未改性体系更优异的力学性能和界面性能,且聚氨酯预聚体的引入对树脂在高温下的耐热性能没有明显影响,其玻璃化转变温度均在258℃左右;对比改性前后体系固化物的微观结构,改性后的体系呈两相结构,橡胶相起到吸收冲击能和终止裂纹的作用,有效地提高了材料的韧性。     

高性能M40J/BADCy复合材料的研究

对E51环氧树脂改性双酚A型氰酸酯(BADCy)体系的力学性能及热性能进行了研究,发现当E51环氧树脂的质量含量为5%时,改性体系的弯曲强度和冲击强度分别由原来的95.6MPa和9.24kJ/m²提高到了117.8MPa和12.6kJ/m²,而热变形温度仅下降8℃。以该改性体系为基体制作的M40J复合材料,其弯曲强度、模量和剪切强度分别高达:1270MPa,172GPa,68 9MPa。消泡剂BYK141能提高M40J/BADCy复合材料的力学性能,层间剪切强度可提高到77.1MPa。M40J/BADCy复合材料还具有良好的耐环境能力,是一种理想的航空航天结构材料。     

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%。     

MT300/802双马树脂基复合材料固化工艺及高温力学性能

采用热分析方法研究高活性802双马树脂的固化反应动力学特征,分析树脂固化度与固化温度、固化时间的关系,确定树脂固化制度150℃/1 h+180℃/2 h+200℃/4 h,制得MT300/802复合材料200℃固化T_g达到325℃,而相同固化温度XU292双马树脂T_g仅为234℃。进一步考察MT300/802复合材料室温、230、280及300℃的力学性能,结果表明,复合材料单向板280℃弯曲强度保持率达到了57%,300℃弯曲强度仍达到1 094 MPa,室温及高温层间剪切强度及面内剪切强度也表现出较高的性能水平,高活性802双马树脂及其复合材料固化温度相对较低而使用温度较高,能够满足航天领域耐高温主承力结构的应用要求。     

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.