硅亚甲基及Diels-Alder反应在合成耐高温聚合物中的应用

合成了两种带有苯炔或萘炔结构及苯基硅亚甲基的聚合物PSPE和PSNE,研究了它们的熔点,溶解性及固化反应.研究结果表明,硅亚甲基的引入可以降低聚合物的熔点,增加溶解性,而苯炔和乙炔基间的Diels-Alder反应,可使聚合物固化后,生成刚性苯并结构.这一原理可用于加工性能良好的新型耐高温聚合物的分子设计和合成,也可用于对现有耐高温聚合物的改性.     

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。     

改性聚芳基乙炔树脂性能研究

通过添加改性剂得到了改性聚芳基乙炔树脂，对树脂和树脂固化物分别进行了差热扫描热分析(DSC)和热重分析(TG)。通过对复合材料的纤维单丝界面剪切强度和层间剪切强度测试，研究了树脂与碳纤维的界面结合性能，并对编织织物增强的改性聚芳基乙炔树脂基体复合材料进行了烧蚀试验。结果表明，改性聚芳基乙炔树脂固化放热减小，而基本不影响其树脂传递模塑(RTM)工艺性和耐高温性能，明显改善了与碳纤维的界面性能，复合材料的界面剪切强度提高了40％-50％，层间剪切强度提高了将近一倍；烧蚀性能与未改性树脂基本相当。     

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.     

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%.     

微量Al 掺杂对2D C/ SiC 性能的影响

以二维编织碳纤维碳布为预制体,采用聚铝碳硅烷(PACS)为聚合物前驱体,应用化学气相渗透(CVI)结合聚合物浸渗-裂解(PIP)工艺制备微量Al掺杂2D C/SiC复合材料。研究微量Al掺杂对C/SiC微观结构、力学、热膨胀和氧-乙炔焰烧蚀性能的影响。结果表明:掺杂微量Al未改变C/SiC的微观结构和热膨胀性能,也未降低其韧性和强度;但微量Al掺杂提高了C/SiC的抗烧蚀性能,含微量Al的SiC氧化形成微量Al熔于SiO2的固熔体,微量Al提高了SiO2的黏度和致密度,减小SiO2挥发,较未掺杂Al的C/SiC相比,线烧蚀率降低了26%。     

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％.     

PDA功能化改性PBO纤维的结构与表面性能

采用聚多巴胺对聚对苯撑苯并二噁唑纤维进行表面功能化改性,借助傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、热失重分析(TGA)和扫描电镜(SEM)等手段对改性前后PBO纤维的结构进行表征,分析测试了改性前后PBO纤维和氰酸酯树脂之间的单丝拔出强度。结果表明,PDA呈膜状包覆在PBO纤维表面,改性PBO纤维与氰酸酯树脂具有更佳的界面黏结强度。     

炔基酚醛树脂防热复合材料的研究

以碱为催化剂,通过间乙炔基苯基重氮硫酸盐和酚醛树脂间的偶合反应,制备出间乙炔基苯偶氮酚醛树脂简称炔基酚醛树脂(EPAN),采用该树脂制备了硅墓/炔基酚醛树脂复合材料.研究结果表明:该树脂浸胶工艺性好,固化反应活性高,制备出的复合材料高温力学性能保持率好、残碳率高.     

新型芳炔基硅树脂及其复合材料的制备

利用三乙炔基苯基苯(TEPHB)对聚硅乙炔(PSA)进行改性,成功制备了一种新型芳炔基舍硅杂化树脂(PSA-E),并使用该树脂基体制备了玻璃纤维增强复合材料.表征结果指出PSA-E树脂兼具良好的工艺性能与优异的耐高温性能,该树脂的固化过程较为温和且易于控制,其固化物的Td5高于500℃,900℃残重率大于89%(氮气条件下).玻璃纤维增强PSA-E基复合材料的力学性能较PSA基复合材料有较大幅度的提高.     

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℃.     

空心石英纤维增强聚芳基乙炔树脂基透波复合材料的制备及其性能

以空心石英纤维(HSF)和聚芳基乙炔(PAA)树脂为原料采用RTM工艺制备了空心石英纤维增强聚芳基乙炔树脂基复合材料(HSF/PAA),比较了HSF/PAA与实心石英纤维增强聚芳基乙炔树脂基复合材料(SF/PAA)的力学性能、介电性能及不同纤维增强体形式对材料力学性能的影响。结果表明,HSF/PAA具有较好的高温力学性能和优异的介电性能,使用温度可达450℃,而且通过对纤维增强体形式的优化有望进一步提高该类材料的综合性能。尽管HSF/PAA的高温力学性能仅有同结构SF/PAA的55%~75%,但其在较宽的温度和频率范围内均具有更低的介电常数(3.1)和介质损耗角正切值(0.004),在实际应用中可以获得更高的传输系数和更宽的壁厚容差,有望在耐高温透波材料在航空航天等诸多领域获得应用。     

乙炔封端聚异酰亚胺树脂固化特性研究

采用差示扫描量热(DSC)和原位傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术对乙炔封端聚异酰亚胺树脂固化特性进行了研究.利用原位动态和等温条件下的FTIR可以区分树脂单体中异酰亚胺-酰亚胺异构转变和乙炔基交联固化反应并确定各自的温度范围.异酰亚胺-酰亚胺的异构转变的反应温度低于乙炔基交联反应,原因是乙炔基交联固化反应的活化能为1...     

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%.     

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。     

纤维表面涂层对碳纤维/聚芳基乙炔性能的影响

为提高碳纤维/聚芳基乙炔(CF/PAA)复合材料的性能,采用不同种类的涂层(环氧,硅氧烷和倍半硅氧烷)对碳纤维(CF)进行表面改性。通过复合材料的短梁弯曲和热氧老化试验表征不同涂层的改性效果。层间剪切强度(ILSS)结果表明,倍半硅氧烷涂层具有最好的处理效果。热氧老化测试结果表明,倍半硅氧烷涂层适用于耐热树脂体系。这种涂层可以通过改变官能团适应不同树脂体系复合材料的界面改性。     

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。     

新形式的混合及混合橡胶特性

聚合物混合的广泛研究很早以前就同聚合物的改性问题结合起来进行了。在橡胶工业方面,也导致对各种合成橡胶的改性及和橡胶有关的新的原材料或配合剂等进行研究,在橡胶混合领域内的进展尤为显著。过去的混合研究,始终都是指两种以上聚合物的物理混合而言的。近年来,开始着眼於被混合原材料的化学反应。混合,不仅仅指橡胶与橡胶,橡胶与塑料之类高分子之间的混合,而且还包括橡胶与预聚物、齐(分子量)聚(合)物、调聚物,甚至扩大到橡胶与单体混合的领域。在无催化剂或有催化剂的情况下,用和橡胶反应的软化剂或共交联剂,甚至利用接枝使橡胶改性、补强等,叫做化学改性橡胶。利用适当的配合剂     

RTM成型聚酰亚胺复合材料研究

以苯乙炔封端聚酰亚胺树脂为基体,采用高温R1M工艺复合成型了T300碳布增强聚酰亚胺层合板,复合材料的Tg达351℃(DMA),材料在300℃弯曲强度保持率达90%以上,模量保持率达85%以上,层间剪切强度保持率达60%以上.     

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.