雙酚F型鄰苯二甲腈樹脂的合成及復(fù)合材料性能研究.pdf

1、聚鄰苯二甲腈樹脂是鄰苯二甲腈樹脂單體通過氰基的加成聚合反應(yīng)形成的高性能聚合物。氰基基團在活潑氫源下生成以酞菁環(huán)、三嗪環(huán)為主的芳雜環(huán)三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。芳雜環(huán)本身屬于共軛結(jié)構(gòu)，具有突出的耐溫性能，賦予聚鄰苯二甲腈樹脂優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、熱氧穩(wěn)定性、阻燃性、耐化學腐蝕性和低吸水率，可以做為新型防熱耐燒蝕復(fù)合材料的基體樹脂。目前鄰苯二甲腈樹脂還存在以下問題:①許多PN單體存在熔點高，加工窗口窄，固化反應(yīng)速度較低，需要較高的固化溫度和較長的固化時間等

2、問題，雖然通過分子結(jié)構(gòu)設(shè)計解決了部分問題，但增加了合成難度和成本;②目前的研究主要集中在鄰苯二甲腈樹脂結(jié)構(gòu)和性能研究，對鄰苯二甲腈樹脂基復(fù)合材料的研究特別是耐燒蝕研究還較少。
　　本課題基于分子結(jié)構(gòu)設(shè)計，通過一步簡單的親核取代反應(yīng)成功合成了雙酚F型鄰苯二甲腈樹脂(BFPH)單體，具有操作簡單、容易控制等優(yōu)點，通過紅外光譜(FT-IR)、元素分析儀和質(zhì)譜(MS)對其進行表征。使用具有優(yōu)異熱穩(wěn)定性的雙4-（3-氨基苯氧基）苯基砜(m-

3、BAPS)作為固化劑引發(fā)雙酚F型樹脂單體聚合。差示掃描量熱(DSC)分析測試表明BFPH的熔點為52℃，固化峰頂溫度為253℃，具有較寬的加工窗口。通過旋轉(zhuǎn)流變儀測試表明BFPH完全流動溫度在120℃，在180℃下凝膠時間為31.1min。采用FT-IR、熱失重分析儀(TGA)、萬能材料試驗機和動態(tài)熱機械分析儀(DMA)研究BFPH在不同后固化溫度下其固化物性能變化，結(jié)果表明:隨著后固化溫度的提高，BFPH固化越來越完全，其固化物的玻璃

4、化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)、熱穩(wěn)定性、力學性能都有明顯提高。阻燃測試表明BFPH固化物的極限氧指數(shù)大于45％，垂直燃燒等級為最高的V0等級，煙密度小于20。掃描電鏡(SEM)表明BFPH固化物斷面光滑，呈脆性斷裂。
　　通過溶液法制備BFPH/2.5D碳纖維和酚醛樹脂/2.5D碳纖維耐燒蝕復(fù)合材料，兩種復(fù)合材料中樹脂質(zhì)量分數(shù)在35％左右，密度在1.4-1.45g/cm3之間，孔隙率低于10％。力學性能測試表明BFPH樹脂基復(fù)合材料在各項力