短切玻纤增强PEKK与BDM/DABPA共混体系固化反应动力学及断裂韧性

利用二烯丙基双酚A(DABPA)对二苯甲烷型双马来酰亚胺(BDM)树脂进行扩链,采用短切玻纤增强聚醚酮酮(PEKK-GF)对BDM/DABPA树脂进行改性。利用差示扫描量热法(DSC)研究了PEKK-GF改性BDM/DABPA树脂固化动力学,确定了改性树脂的固化工艺,并计算出了改性树脂的部分动力学参数。改性树脂的力学性能通过万能拉力机进行测试,结果表明当BDM/DABPA体系中加入10%(质量分数)的PEKK-GF时,改性树脂固化物的冲击强度比原来体系提高了69%,临界应力强度因子(KIC)和临界应变能释放率(GIC)值分别为1.22 MPa·m0.5和295J/m~2,分别提高了21%和59%;拉伸强度从85.21 MPa增加到96.39 MPa,拉伸模量从4.198GPa增加到4.531GPa;弯曲强度从133.0 MPa增加到140.4 MPa,弯曲模量从4.080GPa增加到4.251GPa。采用动态热机械分析法(DMA)对改性树脂体系耐热性进行研究,结果表明,当BDM/DABPA树脂中加入10%(质量分数)的PEKK-GF时,改性树脂固化物的玻璃化温度提高了16.5℃,达到263.5℃。该改性树脂综合性能优异,在耐高温预浸料基体树脂及胶黏剂等领域具有很好的应用前景。     

含炔基酚醛树脂改性PSA及碳纤维布/PSA-EPAN复合材料性能

合成了乙炔基苯基偶氮酚醛树脂（EPAN）,通过溶液共混的方法用其对含硅芳炔树脂（PSA）进行改性,研究了PSA-EPAN树脂的热性能,并制备了PSA-EPAN的碳布预浸料,经热模压制备碳纤维布（T300CF）增强PSA-EPAN复合材料,对其力学性能进行了研究。结果表明：EPAN均匀分布于PSA树脂中,EPAN共混改性PSA树脂的固化温度提高,混入质量分数为7%的EPAN,N₂中固化PSA-EPAN树脂在800℃残留率超过90%,其玻璃化转变温度高于500℃,PSA-EPAN共混树脂浇铸体的弯曲性能高于PSA树脂,达40.7 MPa,提高了95.5%;PSA树脂经T300CF/PSA-EPAN复合材料力学性能显著提高,弯曲强度达到了423.5 MPa,提高了74%,层间剪切强度（ILSS）提高至29.53 MPa,增加了65%。     

双马来酰亚胺共聚改性及性能

采用侧甲基双马来酰亚胺(T-BMI)对4,4’-二苯甲烷型双马来酰亚胺(BDM)进行共聚改性制备一种高韧性基体树脂。研究结果表明:T-BMI-BDM改性共聚体系的力学性能得到明显的改善,当T-BMI与BDM的摩尔比为1∶1时,冲击强度和断裂韧性GIC分别达到17.2kJ/m~2和316J/m~2,比改性前分别提高了66.3%和39.8%;共聚体系的拉伸强度和弯曲强度分别达到101.0 MPa和165.0 MPa,比改性前分别提高了12.2%和2.5%;DMA和TG分析结果表明,T-BMI-BDM改性共聚体系的热性能没有明显下降,玻璃化转变温度和5%热失重温度分别达到了267.2℃和403.7℃;通过改性共混体系DSC曲线分析确定其固化工艺条件为160℃×2h+180℃×2h+200℃×2h+230℃×4h,通过改性共混体系黏度-温度和黏度-时间曲线分析确定其流变性能适用于复合材料RTM成型工艺,适宜的注射温度为125~140℃。     

苯并噁嗪-氨基稀释剂改性硅炔杂化树脂及其复合材料性能

采用氨基稀释剂(AD)和端乙炔基型聚苯并噁嗪(EB)树脂改性一种具有高力学性能的聚(间二乙炔基苯-二甲基硅烷)(PDMP)树脂。按照质量比PDMP∶EB∶AD=5∶1∶1进行共混后制备PDMP-EB-AD树脂。利用FTIR、DSC、介电分析仪(DEA)、TGA分析改性前后树脂的结构、黏度、固化过程和耐热性能变化。结果表明,AD与EB中的—NH₂和—C≡CH均参与进PDMP固化过程中,共混后PDMP-EB-AD树脂固化温度升高,黏度降低,热分解温度(T_d5)在N₂和空气下分别为539.5℃和518.7℃,1 000℃质量保留率分别为85.1%和18.1%。利用浸渍法将PDMP-EB-AD树脂与石英纤维(QF)制备成预浸料进行模压成型,制备的QF增强PDMP-EB-AD树脂(QF/(PDMP-EB-AD))复合材料力学性能极大提高,且树脂与纤维的黏结性得到改善。常温下QF/(PDMP-EB-AD)复合材料弯曲强度和层间剪切强度(ILSS)分别为694.5 MPa和41.9 MPa,较QF/PDMP复合材料分别提高了176.6%和96.7%,250℃时弯曲强度和ILSS达到319.5 MPa和20.11 MPa。      

T800H碳纤维表面特性及T800H/BA9918复合材料湿热性能研究

为了研究T800H碳纤维的表面特性及其与BA9918树脂的界面匹配性,分别采用SEM、AFM、XPS和TGA对T800H碳纤维表面形貌、表面化学特性以及碳纤维上浆剂热稳定性进行表征,测试了T800H/BA9918复合材料湿热处理前后0°压缩强度、90°拉伸强度和层间剪切强度,并得到了其在湿热处理前后的开孔压缩和冲击后压缩性能.测试发现T800H碳纤维表面有明显的沟槽,有利于表面机械啮合作用;T800H/BA9918复合材料经29 J能量冲击后压缩强度为314 MPa;在130℃湿态环境下其0°压缩强度和层间剪切强度保持率高于58%,开孔压缩强度保持率高于60%.试验结果证明T800H碳纤维与BA9918树脂具有良好的界面匹配性,T800H/BA9918复合材料具有优异的耐湿热性能.     

双马来酰亚胺工艺改性及性能

采用脂肪族双马来酰亚胺(HMDA-BMI)对4,4’-二苯甲烷型双马来酰亚胺(BDM)进行工艺改性,得到了一种低黏度、流动性好的基体树脂。当HMDA-BMI与BDM的摩尔比为1: 1时,黏度-温度曲线表明改性体系黏度可降低至0.50 Pa·s左右,低黏度平台的温度区间为85~175℃之间;黏度-时间曲线表明改性体系合适的充模温度为130~145℃,获得的改性基体树脂适合RTM成型工艺;通过DSC曲线确定了改性基体树脂固化工艺为160℃×2 h＋180℃×2 h＋200℃×2 h＋230℃×4 h;FTIR表明改性体系按照此工艺可以固化完全;DMA曲线和TG曲线分析结果表明改性体系的耐热性基本保持不变;共聚改性体系的拉伸强度和弯曲强度分别为80.1 MPa和116 MPa。      

T700级炭纤维复合材料性能对比

测试了不同规格T700级炭纤维的表面形貌和起毛量,设计和模拟预浸料制备过程中的炭纤维损伤实验,考察了预浸料制备过程中各关键环节的炭纤维力学性能,并测试了复合材料基本力学性能和观察了复合材料90°拉伸破坏试样断面形貌,最后结合上述实验结果对T700级炭纤维复合材料基本力学性能进行了对比与分析。结果表明,A-3K和A-12K炭纤维表面粗糙度大,炭纤维与树脂基体机械锚定力大,可在一定程度上提高复合材料界面黏结性能;T700SC-12K炭纤维表面光滑,准直度较高,耐磨性最好,预浸料制备过程中炭纤维损伤最小,炭纤维性能转化率最高,T700SC-12K/QY9611复合材料0°拉伸强度最高;A-12K/QY9611复合材料界面性能与A-3K/QY9611复合材料相当,但拉伸性能略低。     

双马来酰亚胺基体树脂的改性研究

本文报道用改性物B改善双马来酰亚胺/二胺预聚物溶解性的实验研究.结果表明,改性后的双马来酰亚胺/二胺基体树脂在低沸点、低毒性溶剂如丙酮中具有良好的溶解性,并且有足够的均相期,为湿法制作预浸料创造了有利条件.同时对树脂的固化反应、耐热稳定性及其复合材料在高温条件下(150℃、200℃)的层间剪切性能进行了研究.     

双马来酰亚胺基体树脂的改性研究

本文报道用改性物B改善双马来酰亚胺/二胺预聚物溶解性的实验研究.结果表明,改性后的双马来酰亚胺/二胺基体树脂在低沸点、低毒性溶剂如丙酮中具有良好的溶解性,并且有足够的均相期,为湿法制作预浸料创造了有利条件.同时对树脂的固化反应、耐热稳定性及其复合材料在高温条件下(150℃、200℃)的层间剪切性能进行了研究.      

3,3',4,4'-联苯四胺改性邻苯二甲腈树脂及其复合材料性能

采用3,3’,4,4’-联苯四胺(LBS)与联苯型邻苯二甲腈树脂(BPh)进行预聚反应制备改性联苯型邻苯二甲腈树脂预聚物(BLBS)。利用红外光谱法、差示扫描量热仪、旋转流变仪和热重分析对BLBS的固化行为、流变性能和耐温性能进行研究。结果表明,BLBS最低可在240℃前开始固化,但仍需要较高的温度才能固化完全;BLBS-3固化物在氮气和空气氛围中的质量损失5%时的温度(T_d5)分别为549.4℃和555.6℃。石英纤维增强BLBS复合材料(QF/BLBS)具有优异的力学性能和耐热性能,玻璃化转变温度(T_g)大于500°C,室温弯曲强度和层间剪切强度分别为711.5 MPa和48.5 MPa,400℃热处理2 h后弯曲强度和层间剪切强度分别为680.5 MPa和31.3 MPa。     

碳纤维增强双马来酰亚胺树脂预浸料铺覆黏性及其储存老化行为

将碳纤维增强双马来酰亚胺树脂预浸料CCM40J/HT-280分别置于4种储存环境（真空、N₂、O₂、空气）进行室温老化实验,研究了预浸料铺覆黏性与储存环境和老化时间的关系,对不同环境下黏性失效前后的样品进行了DSC、流变、红外光谱分析。针对不同黏性级别的预浸料,采用热压罐成型工艺制备了复合材料层合板,对层合板内部成型质量及复合材料力学性能进行了研究。结果表明,真空和N₂环境储存下的CCM40J/HT-280预浸料黏性失效周期相比于O₂与空气中的样品延长约40%。DSC和流变测试结果表明,老化后树脂的交联程度大于新鲜树脂,树脂最低黏度也显著增大,O₂环境下的样品表现的更为明显;对红外光谱特征峰分析表明,O₂环境储存条件下树脂交联反应程度高于真空环境,说明O₂对双马来酰亚胺树脂室温下的老化具有促进作用。黏性失效的预浸料制备的CCM40J/HT-280复合材料内部多为层间或层内的密集孔隙,其弯曲强度下降约13.0%、弯曲模量下降约6.5%,层间剪切强度下降约10.7%。      

硅烷化氧化石墨烯/漆酚型苯并噁嗪-双马来酰亚胺共聚树脂复合材料的制备与性能

以漆酚、糠胺和多聚甲醛为原料合成了新型的漆酚型苯并噁嗪（UB）,对其结构进行了表征。进而将硅烷化氧化石墨烯（SGO）与UB和双马来酰亚胺共混,热固化制得SGO/漆酚型苯并噁嗪-双马来酰亚胺共聚树脂（UBB）复合材料。利用FTIR、XRD和SEM对SGO/UBB复合材料的结构和形貌进行了表征,结果表明,SGO均匀地分散、交联在UBB中,且两者界面相容性较好。SGO可显著提高UBB的热稳定性和力学性能。当SGO的添加量为0.5wt%时,SGO/UBB的热失重5%时的温度和残炭率（800℃）分别为441.2℃、44.3%,远高于纯UBB （399.0℃、39.2%）。当SGO的添加量为0.3wt%时,SGO/UBB的杨氏模量和拉伸强度相比纯UBB分别增加了115.4%、309.9%,分别达962.8 MPa和29.1 MPa。SGO/UBB复合材料具有低的吸水性。     

高韧性双马来酰亚胺树脂的固化反应动力学和TTT图

采用动态DSC法,研究了高韧性双马来酰亚胺树脂的固化反应动力学。根据Kissinger方程和Crane方程,拟合得到双马来酰亚胺树脂的固化动力学参数,建立了该树脂的唯象模型。采用恒温DSC法,根据DiBenedetto方程,建立了双马来酰亚胺树脂的玻璃化转变温度与固化度之间的函数关系。采用凝胶盘法,获得了该树脂在不同温度下的凝胶时间,建立了凝胶时间和凝胶温度之间的函数关系,得到了树脂的时间-温度-转变（TTT）图。根据TTT图对复合材料的固化工艺进行优化。结果表明:预浸料在150℃恒温0.5 h后加压0.6 MPa,树脂具有一定的流动性,可制备内部质量完好的复合材料。      

双马来酰亚胺基体树脂研究双马来酰亚胺/烷基取代双马来酰亚胺/二乙烯苯体系

本文报导一种工艺性能较好的耐高温双马来酰亚胺(BMI)树脂体系。它由二种BMI的共混物与二乙烯苯预聚而成。这种树脂具有低的熔点(63～67℃),良好的溶液性,可用丙酮作溶剂制造预浸料。复合材料的成型温度为180℃,可用普通热压罐成型。成型的复合材料试件经230℃后处理具有高的耐热性:在250℃的强度保持率>60%。     

双马来酰亚胺基体树脂研究双马来酰亚胺/烷基取代双马来酰亚胺/二乙烯苯体系

本文报导一种工艺性能较好的耐高温双马来酰亚胺(BMI)树脂体系。它由二种BMI的共混物与二乙烯苯预聚而成。这种树脂具有低的熔点(63～67℃),良好的溶液性,可用丙酮作溶剂制造预浸料。复合材料的成型温度为180℃,可用普通热压罐成型。成型的复合材料试件经230℃后处理具有高的耐热性:在250℃的强度保持率>60%。      

端炔基遥爪型聚酰亚胺(API)的制备及T300碳纤维布/API复合材料性能

以3,4'-氧双邻苯二甲酸酐、1,3-双（氨丙烷基）四甲基二硅醚和间氨基苯乙炔或对氨基苯基炔丙基醚为原料,合成了六种端炔基遥爪型聚酰亚胺（API）,采用模压成型制备了T300碳纤维布增强API（T300碳布/API）复合材料。利用FTIR、1H NMR、DSC、TGA、DMA等方法研究了API树脂及T300碳布/API复合材料的结构和性能。结果表明,六种API树脂溶解性良好,其加工窗口随分子量的增加而变宽,端炔丙氧基API（API-e）树脂的加工性能优于端乙炔基API（API-a）树脂;API树脂固化物的热稳定性随分子量的增加而降低,API-a树脂固化物5%热失重温度（T_d5）和800℃残留率高于API-e固化物,分别为473.7℃和48.8%;T300碳布/API复合材料的玻璃化转变温度可达220℃以上,其力学性能随其分子量的增加而提高,T300碳布/API-e复合材料在室温和200℃的力学性能均优于T300碳布/API-a复合材料。室温下T300碳布/API-e复合材料的弯曲强度为636.5 MPa,拉伸强度为406.1 MPa,层间剪切强度（ILSS）为48.4 MPa,在200℃的弯曲强度和ILSS分别为381.9 MPa和33.9 MPa。      

表面修饰纳米晶纤维素及其在双马来酰亚胺树脂中的应用

采用硫酸水解法制备了纳米晶纤维素(NCC),以N,N-羰基二咪唑(CDI)为活化剂,甲代烯丙基醇(MPO)为改性剂,通过化学取代得到含有烯丙基碳酸酯的纳米晶纤维素(PCNCC);以4,4′-二氨基二苯甲烷双马来酰亚胺(MBMI)、3,3′-二烯丙基双酚A(BBA)及双酚A双烯丙基醚(BBE)为原料制备了复合材料基体(MBAE)。采用FTIR、XRD、TEM和碘值法等对化学修饰的产物进行分析和表征。结果表明,当PCNCC中烯丙基碳酸酯的取代率为16.4%时,既能保持晶型不变,同时能在BBE中稳定悬浮;PCNCC中烯丙基碳酸酯的取代率过小或过大时均不适宜用作PCNCC/MBAE复合材料的增强相。利用原位聚合法将PCNCC掺杂在MBAE基体中制备PCNCC/MBAE复合材料,考察PCNCC质量分数对PCNCC/MBAE复合材料力学性能、介电性能及热性能的影响规律。结果显示,当PCNCC质量分数为0.2 wt%时,PCNCC/MBAE复合材料的弯曲强度和弯曲模量分别为148.1 MPa和6 GPa,较MBAE基体分别提高了50.5%和82.9%;冲击强度为13.9 kJ/m2,较MBAE基体提高54.8%;玻璃化转变温度T_g由纯MBAE的240.4℃提高到257.8℃。此时PCNCC/MBAE复合材料的介电常数明显提高,而介电损耗达到最低值。为扩展纳米晶纤维素及双马来酰亚胺树脂的应用提供了理论依据。