含二氮雜萘聯(lián)苯結(jié)構(gòu)雙馬來酰亞胺增韌環(huán)氧樹脂的研究.pdf

1、固化后的環(huán)氧樹脂具備良好的熱性能、機械性能和加工性等一系列優(yōu)異的特性，廣泛的應用于航空航天、電子電氣等領域。但因其固化物質(zhì)脆、抗沖擊性能差，限制了其在眾多高新技術領域中的應用，因此對環(huán)氧樹脂增韌改性具有重要的實際意義。雙馬來酰亞胺樹脂(BMI)具有優(yōu)異的耐熱性和力學性能，尤其是用擴鏈以后的BMI增韌環(huán)氧樹脂時，由于兩酰亞胺環(huán)之間的距離增加，降低了體系交聯(lián)密度，從而提高體系的韌性。將耐高溫、易溶解的含二氮雜萘聯(lián)苯結(jié)構(gòu)高性能聚芳醚樹脂引入兩

2、酰亞胺環(huán)之間，有望在保證環(huán)氧樹脂耐熱性的基礎上達到增韌的效果。因此本文在分別綜述了國內(nèi)外熱塑性樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂改性環(huán)氧樹脂的研究基礎上，提出了雙馬來酰亞胺封端雜萘聯(lián)苯聚芳醚樹脂增韌環(huán)氧樹脂的研究方法和思路。 本文以4-(4-羥基苯基)—2，3-二氮雜萘-1-酮(DHPZ)為原料，分別合成了含二氮雜萘酮結(jié)構(gòu)雙馬來酰亞胺樹脂DHPZ—BMI、PPEK—BMI和PPES—BMI，利用紅外光譜(FT—IR)、核磁共振(1H—NMR

3、)和凝膠色譜(GPC)等手段表征了它們的結(jié)構(gòu)。三種樹脂在部分溶劑中均具有較好的溶解性。示差掃描量熱儀(DSC)對其熱行為研究表明，聚合度10以下的PPEK—BMI和PPES—BMI在高溫區(qū)出現(xiàn)明顯的固化放熱峰，而聚合度較大的樹脂由于其鏈段較長、BMI端基含量較少，因此在高溫區(qū)的固化現(xiàn)象不明顯。 采用熱熔法制備了一系列不同含量、不同聚合度的PPEK—BMI、PPES—BMI和DHPZ—BMI的環(huán)氧樹脂(DGEBA)共混物。用示差掃

4、描量熱(DSC)對共混體系的固化動力學進行了研究，其固化反應溫度均從150℃開始，各共混體系對環(huán)氧樹脂的固化反應影響不大，各體系均可以在相同的固化條件下進行固化。 對PPEK—BMI改性環(huán)氧樹脂體系的結(jié)構(gòu)和性能進行了研究。從DSC和熱失重(TGA)的測試結(jié)果來看，共混物的玻璃化溫度(Tg)有所降低，其中，在相同的聚合度下(DP=5)，15phr的PPEK—BMI/DGEBA體系熱穩(wěn)定性最好，且其沖擊強度最大，增幅為42.8％。在

5、相同的加入量下(10phr)，PPEK的聚合度越大，改性環(huán)氧樹脂體系的韌性增加越大，DP=20的PPEK—BMI/DGEBA共混體系的抗沖擊強度的增幅近30％，這是因為其鏈段較長，體系交聯(lián)密度較低，其塑性變形的能力較強，吸收破壞能較多，終止裂紋的發(fā)展，使改性體系的韌性得到提高。 對PPES—BMI改性環(huán)氧樹脂體系的結(jié)構(gòu)和性能進行了研究，從DSC和熱失重(TGA)的測試結(jié)果來看，共混物的玻璃化溫度(Tg)同樣有所下降，但與PPEK

6、—BMI體系相比降幅較小，這是由于PPES—BMI的含量普遍較高，后固化時期的均聚物對體系的耐熱性起到一定的彌補作用。在相同的聚合度下(DP=5)，45phrPPES—BMI的PPES—BMI/DGEBA體系熱穩(wěn)定性最好，這可能是由于均聚成的不熔不溶交聯(lián)聚合物從體系中析出，當體系配比中PPES—BMI含量增加至一定程度時，析出的富PPES—BMI分散相數(shù)量多，由于其固化物模量高脆性大，提高了體系的交聯(lián)密度，從而固化物的熱穩(wěn)定性增加。在相

7、同的加入量下(35phr)，DP=20的PPES—BMI/DGEBA共混體系的抗沖擊強度最大。 將DHPZ—BMI改性環(huán)氧樹脂體系與PPEK—BMI/DGEBA體系的結(jié)構(gòu)和性能進行比較，從DSC和熱失重(TGA)的測試結(jié)果來看，DHPZ—BMI/DGEBA固化體系的Tg比PPEK—BMI/DGEBA體系高，而其沖擊強度的測試表明DHPZ—BMI/DGEBA固化體系的韌性較差，這是由于DHPZ—BMI的鏈段較短，酰亞胺環(huán)之間的距離