聚三唑树脂的耐热性研究进展

概述了提高聚三唑树脂耐热性的主要方法,重点介绍了化学结构、固化条件以及纳米填料对聚三唑树脂耐热性和力学性能影响的研究进展,最后简要分析了目前聚三唑树脂耐热性研究中存在的问题以及发展前景。     

新型聚三唑酯和聚三唑醚树脂的合成及性能

合成了三种含酯基和三种含醚键的炔单体,通过核磁共振氢谱(~1H NMR)、红外光谱(FT-IR)、质谱(MS)、液相色谱(LC)对其结构进行了表征。用这六种炔单体与叠氮单体反应制备了一系列新型聚三唑酯树脂(PTAE)和聚三唑醚树脂(PTAO)。利用差示扫描量热分析(DSC)、FT-IR、动态力学热分析(DMA)、力学试验机和热失重分析(TGA)表征了树脂的固化行为、固化树脂的力学性能、耐热性和热稳定性。结果表明PTAE和PTAO树脂易溶于有机溶剂,可低温(60℃)固化,固化树脂的弯曲强度超过了100 MPa,可达158 MPa,玻璃化转变温度(Tg)超过180℃,高者达251℃,热分解温度可达360℃。     

新型聚三唑酯和聚三唑醚树脂的合成及性能

合成了三种含酯基和三种含醚键的炔单体,通过核磁共振氢谱(¹H NMR)、红外光谱(FT-IR)、质谱(MS)、液相色谱(LC)对其结构进行了表征。用这六种炔单体与叠氮单体反应制备了一系列新型聚三唑酯树脂(PTAE)和聚三唑醚树脂(PTAO)。利用差示扫描量热分析(DSC)、FT-IR、动态力学热分析(DMA)、力学试验机和热失重分析(TGA)表征了树脂的固化行为、固化树脂的力学性能、耐热性和热稳定性。结果表明PTAE和PTAO树脂易溶于有机溶剂,可低温(60℃)固化,固化树脂的弯曲强度超过了100 MPa,可达158 MPa,玻璃化转变温度(T _g)超过180℃,高者达251℃,热分解温度可达360℃。     

后固化工艺对T700/PTA2复合材料耐热性能影响

试验研究了后固化处理温度及时间对T700/聚三唑(PTA2)复合材料耐热性和热稳定性(Td5)的影响。结果表明,当后固化处理温度从160℃提高到220℃时,复合材料的玻璃化转变温度(Tg)增加了28℃;延长后固化处理时间对复合材料Tg的影响不显著;PTA2树脂的Td5是由分子中最弱的化学键所决定的,后固化处理温度的提高对复合材料的Td5影响不大。     

酚醛型氰酸酯的性能

表征了采用"改进的卤化氰-酚法"合成得到的酚醛型氰酸酯未固化树脂的粘度、反应性和凝胶特性,固化树脂及其复合材料的力学性能、耐热性、耐烧蚀性能等。结果表明,固化气氛对酚醛型氰酸酯的反应活性有着显著的影响,在空气气氛中的凝胶时间远小于惰性气氛的凝胶时间。固化树脂及其复合材料具有优异的耐热性和烧蚀残留率,力学性能优于酚醛树脂。     

氧化石墨烯对碳纤维/聚三唑树脂复合材料耐热性影响

制备了T300碳布/炔化氧化石墨烯改性聚三唑树脂复合材料,并研究了炔化氧化石墨烯添加质量分数对T300碳布/炔化氧化石墨烯改性聚三唑树脂复合材料耐热性的影响。结果表明,当炔化氧化石墨烯的添加质量分数1.0%时,T300碳布/炔化氧化石墨烯改性聚三唑树脂复合材料的玻璃化转变温度(Tg)以及热失重5%的温度(Td5)比T300碳布/聚三唑树脂复合材料分别提高了约28℃和6℃;同时,炔化氧化石墨烯与聚三唑树脂之间有着较好的相容性。     

基于聚三唑固化体系的ADN推进剂研究进展

综述了国内外聚三唑固化体系及基于其的二硝酰胺铵(ADN)推进剂应用研究情况,分析了聚三唑固化体系的优缺点,指出了基于聚三唑固化体系的ADN推进剂的应用研究方向。认为聚三唑固化体系具有反应条件温和、对水分不敏感、毒性低等优点,以及玻璃化转变温度偏高、力学性能偏低等缺点。在空间推进、洁净绿色推进以及低特征信号推进剂领域,基于聚三唑固化体系的ADN推进剂具有良好的应用前景。     

基于含硅多芳炔化合物制备新型聚三唑树脂

以含硅多芳炔化合物(PSA)与1,3,5-三叠氮甲基-2,4,6-三甲基苯(TAMTMB)为原料,通过1,3-偶极环加成反应制备了新型含硅聚三唑树脂Si-PTA3,考察了树脂的流变性能、固化行为、热性能及单体配比对其热性能的影响。采用模压法制备了单向T700碳纤维增强的Si-PTA3树脂复合材料T700/Si-PTA3,测定了其力学性能。结果表明,Si-PTA3树脂具有良好的加工性能,可在80℃下固化,耐热性较好;炔基与叠氮基摩尔比为1.1:1.0时树脂固化物的热性能最好,玻璃化转变温度达334℃,在氮气中热失重5%时的温度达351℃;复合材料T700/Si-PTA3常温下的弯曲强度高于1670 MPa,250℃时弯曲强度保留率超过67%。     

一种低粘度双马树脂及其复合材料的性能研究

对一种适用于RTM工艺的低粘度双马树脂QY8911-Ⅳ进行了研究,考察了树脂体系的粘度特性和固化特性,并对不同后固化温度下的树脂固化物的耐热性、力学性能及吸水性等进行了全面考察。结果表明,该树脂体系具有粘度低(80℃为200mPa·s)、固化收缩小(1%)、耐热性好(T_g为260℃)、力学性能好(弯曲强度为170 MPa、冲击强度为20 kJ/m~2)和吸水率低(0.39%)等特点。选择合适的注射工艺和固化工艺,以此树脂为基体,采用RTM工艺,制备出了碳布增强的复合材料,并对其力学性能进行了测试,其弯曲强度和冲击强度分别为754 MPa和110.9 kJ/m~2。     

含聚氨基双马来酰亚胺耐热固化剂的环氧-亚胺胶液

双马来酰亚胺与芳香胺先行溶液预聚合,生成的聚氨双马来酰亚胺(PABMI)作为耐热固化剂,与环氧树脂共混制成一系列单组分透明胶液。研究了不同比例的这种环氧-亚胺树脂的共固化反应性、粘结性和固化树脂的耐热性。结果表明,PABMI使环氧树脂耐热性明显提高,随着环氧树脂比例增加,固化加快,粘结性增大,耐热性降低,建议了不同耐热等级时的原料比例。     

乙烯基酯树脂改性双马来酰亚胺的研究

本工作用乙烯基酯树脂(VE树脂)与4,4'—二苯甲烷双马来酰亚胺(BMIM)预聚,得到了能溶于低沸点溶剂(丙酮)的改性树脂B。研究了不同配比的改性树脂的固化行为及固化物的耐热性。结果表明,在BMIM中加入VE树脂,改进了树脂的加工性能(降低了固化温度,改善了与增强纤维的复合能力),但同时也降低了固化树脂的耐热性。本工作还研究了改性树脂B与玻璃和碳纤维的复合工艺和复合材料的性能。结果表明,复合材料有高的冲击韧性,在250℃下仍有较高的强度保持率。     

水系聚氨酯树脂组成物

采用氧含量20质量茗以下及碘值l55mgKOH／g以下的多元醇与多异氰酸酯反应制得的单组分绝缘性聚氯酯树脂中含有三唑类化合物为特征的水系聚氨酯树脂组成物。提供一种水系聚氨酯树脂组成物，其处理容易、固化物具有优良的绝缘性、防锈性、耐热性和耐湿热性。可用于电气或电子器件，特别印刷电路板及温度传感器绝缘，以及作为薄膜电容器底涂涂料使用。     

酚醛树脂/碳化硼/聚硼氮烷复合物的固化行为及其热解性能

酚醛树脂作为一种热固性树脂基体具有广泛的应用。为了满足其作为高性能树脂基体在苛刻条件（耐高温和抗氧化）下的使用,进一步提高酚醛树脂的耐热性能并兼顾其工艺性能显得尤为重要。采用含有无机元素的耐热性聚合物（聚硼氮烷）和碳化硼纳米粒子协同改性酚醛树脂的方法,能够克服单独加入碳化硼导致的酚醛树脂固化温度升高的问题。固化动力学分析表明,加入聚硼氮烷的酚醛树脂改性体系,其固化转化率显著高于同温度下酚醛树脂或碳化硼改性酚醛树脂的转化率。同时,聚硼氮烷和碳化硼协同改性酚醛树脂固化物在高温阶段（800～1000℃）的热解稳定性较改性前有大幅度的提高。通过红外光谱分析了不同热解程度下酚醛树脂及其改性物的结构,进一步阐述了聚硼氮烷和碳化硼协同作用对酚醛树脂改性体系固化行为和热解过程的影响机制。上述采用耐热性活性聚合物和碳化硼陶瓷粒子协同改性热固性树脂的方法,有望在高性能复合材料树脂基体中得到运用。     

酚醛树脂/碳化硼/聚硼氮烷复合物的固化行为及其热解性能

酚醛树脂作为一种热固性树脂基体具有广泛的应用。为了满足其作为高性能树脂基体在苛刻条件(耐高温和抗氧化)下的使用,进一步提高酚醛树脂的耐热性能并兼顾其工艺性能显得尤为重要。采用含有无机元素的耐热性聚合物(聚硼氮烷)和碳化硼纳米粒子协同改性酚醛树脂的方法,能够克服单独加入碳化硼导致的酚醛树脂固化温度升高的问题。固化动力学分析表明,加入聚硼氮烷的酚醛树脂改性体系,其固化转化率显著高于同温度下酚醛树脂或碳化硼改性酚醛树脂的转化率。同时,聚硼氮烷和碳化硼协同改性酚醛树脂固化物在高温阶段(800~1000℃)的热解稳定性较改性前有大幅度的提高。通过红外光谱分析了不同热解程度下酚醛树脂及其改性物的结构,进一步阐述了聚硼氮烷和碳化硼协同作用对酚醛树脂改性体系固化行为和热解过程的影响机制。上述采用耐热性活性聚合物和碳化硼陶瓷粒子协同改性热固性树脂的方法,有望在高性能复合材料树脂基体中得到运用。     

聚甲基苯基硅氧烷改性环氧树脂的合成与应用

聚甲基苯基硅氧烷(PMPS)接枝改性E-20环氧树脂.通过对环氧值、红外光谱(IR)和差热分析(DSC)分析表明有机硅成功接枝了环氧树脂且环氧基保持不变.探讨了有机硅含量对改性树脂固化体系玻璃化转变温度(Tg)、耐热性能的影响.结果表明:当m(E-20):m(DC-3074)=7:3时,化学改性树脂固化体系的耐热性能明显提高,同时作为耐高温防腐蚀涂料,此改性树脂固化物具有良好的涂膜性能.     

环氧改性聚三唑树脂共混体系的研究

采用双酚A型环氧树脂6150和脂环族缩水甘油脂三官能环氧树脂TDE85共混改性聚三唑树脂（PTA）树脂。对改性树脂及其T700复合材料的热性能和力学性能进行了研究,结果表明,共混树脂体系中6150、 TDE85与PTA的质量比为1∶1∶2时,环氧树脂能够提升PTA的韧性,改善PTA树脂与碳纤维的界面,从而对复合材料的力学性能产生有利影响。相比于T700/PTA复合材料,T700/环氧-PTA复合材料的0°压缩强度达到1 259.6 MPa,层间剪切强度达到100.9 MPa,分别提升了67.6%和142.5%。聚三唑树脂能有效提升环氧树脂体系的耐温性,共混体系的玻璃化转变温度为191.6℃。环氧树脂和PTA树脂性能互补,共混既可提升环氧树脂的耐热性,还可改善PTA树脂的工艺性能。     

改性苯并噁嗪树脂的研究进展

苯并噁嗪树脂是一种新型的酚醛树脂,具有良好热稳定性、力学性能、低吸水性、固化时无小分子释放等优良特性。然而,苯并噁嗪树脂仍存在耐热性及韧性不足的问题。综述了近几年来用热固性树脂、热塑性树脂以及其他新型改性剂对苯并噁嗪树脂改性的研究进展,并展望了其应用前景。     

DADC树脂的聚合与改性

研究了双烯丙基二甘醇二碳酸酯(DADC)的预聚合和后固化反应,以及DADC与甲基丙烯酸甲酯(MMA)共聚时的预聚合和后固化反应。用FTIR分析固化反应过程,用DSC确定了后固化反应的工艺条件。测定了共聚物组成对树脂力学性能的影响。结果表明:DADC与MMA共聚树脂的力学性能比DADC的均聚物有了明显提高,而且其耐热性能与透光性能都没有损失。     

聚三唑酯树脂的合成及其性能

通过酯化反应合成丁二酸二炔丙醇酯(DPS)、间苯二甲酸二炔丙醇酯(DPIP)、对苯二甲酸二炔丙醇酯(DPP),与三官能团叠氮化合物(TAMTMB)反应,制备了3种热固性聚三唑酯(PTAE)树脂,研究了树脂的加工特性、固化行为、树脂固化物的力学性能,制备和表征了T700单向碳纤维增强PTAE树脂复合材料。结果表明,PTAE树脂具有良好的加工性能,可在较低温度(80℃)下固化;固化后的PTAE树脂的玻璃化转变温度(Tg)受主链结构影响,3种树脂的Tg均高于140℃,浇铸体弯曲强度高于170 MPa,T700单向纤维增强PTAE树脂复合材料的常温弯曲强度高于1500 MPa。     

紫外光固化低黏度环氧丙烯酸酯的合成

引入新的催化剂和新的阻聚剂构成催化-阻聚复合助剂体系,合成了可紫外光固化的低黏度环氧丙烯酸酯树脂,利用傅里叶变换红外光谱、核磁共振氢谱、碳谱对树脂结构进行了表征;研究了复合助剂及常用的催化剂、阻聚剂对反应过程及树脂性能的影响,发现复合助剂体系具有更好的催化和阻聚效果,反应活化能仅为37.69 kJ·mol-1·K-1,所得树脂黏度仅为3 000～4 000 mPa·s(60℃),为市售产品的1/3;最后利用综合热分析仪对树脂固化膜的耐热性能进行了分析.