雙馬來酰亞胺-雜萘聯(lián)苯聚芳醚酮共混物的結(jié)構(gòu)與性能.pdf

1、雙馬來酰亞胺(BMI)樹脂具有耐高溫、耐輻射、耐濕熱、吸濕率低和熱膨脹系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)，并克服了環(huán)氧樹脂耐熱性低和聚酰亞胺成型加工困難的缺點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空航天，汽車，電子等領(lǐng)域。但是傳統(tǒng)的雙馬來酰亞胺樹脂存在交聯(lián)密度大，固化產(chǎn)物脆等缺點(diǎn)，在很大程度上限制了其作為復(fù)合材料基體樹脂的應(yīng)用。因此，對(duì)雙馬來酰亞胺樹脂的增韌改性是先進(jìn)復(fù)合材料基體樹脂研究的主要方向之一。雜萘聯(lián)苯聚芳醚酮(PPEK)具有耐高溫、可溶解、綜合性能優(yōu)異等特點(diǎn)，采用PPEK

2、增韌BMI樹脂有望在不降低體系耐熱性的前提下實(shí)現(xiàn)增韌。因此，本文在前人研究的基礎(chǔ)上，采用雜萘聯(lián)苯聚芳醚酮改性雙馬來酰亞胺樹脂，其有望作為新的基體樹脂應(yīng)用于復(fù)合材料領(lǐng)域。 采用溶液共混法或熱融共混法制備了一系列聚芳醚酮改性雙馬來酰亞胺樹脂共混物，通過改變聚芳醚酮的分子量、含量以及引入反應(yīng)性端基來控制固化產(chǎn)物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，可以制備出具有優(yōu)良韌性、耐熱性和耐溶劑性的基體樹脂。 首先，采用非等溫差示掃描量熱法(DSC)對(duì)BMI/

3、PPEK共混體系的固化動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究，并通過T～β外推法和α～t關(guān)系以及實(shí)驗(yàn)條件確定了共混體系的固化工藝。 其次，研究了PPEK分子量和含量對(duì)BMI/PPEK共混體系結(jié)構(gòu)與性能的影響。等溫固化光學(xué)顯微鏡(OM)研究表明，BMI/PPEK共混體系的相分離從微雙連續(xù)相開始，最終形成不同的相結(jié)構(gòu)，可能按旋節(jié)相分離(SD)機(jī)理進(jìn)行；二次相分離現(xiàn)象表明，相分離過程存在明顯的粘彈性效應(yīng)；改變PPEK的含量和分子量，不改變體系的相分離機(jī)理，

4、但可改變相體系的凝膠化或玻璃化的時(shí)間以及演化的路徑。掃描電鏡(SEM)表明，改變PPEK含量，體系的相結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)從球形粒子結(jié)構(gòu)到雙連續(xù)相結(jié)構(gòu)再到相反轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的連續(xù)性變化；改變PPEK的分子量對(duì)相結(jié)構(gòu)影響不大，但可改變相疇尺寸的大小。在PPEK含量相同的情況下，沖擊強(qiáng)度隨著PPEK分子量的增大而增大，這說明高分子量的PPEK更有利于實(shí)現(xiàn)增韌。改變PPEK含量，共混物的最大沖擊強(qiáng)度值和臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子值出現(xiàn)在10-phrPPEK的位置；PPE

5、K含量的繼續(xù)增加，二者反而下降。共混體系韌性的提高可能是裂紋偏轉(zhuǎn)分支、基體的塑性形變等增韌機(jī)理共同作用的結(jié)果。熱失重分析(TGA)表明，BMI/PPEK共混物具有良好的耐熱性。純BMI樹脂具有良好的耐溶劑性；當(dāng)PPEK為粒子結(jié)構(gòu)時(shí)，共混體系仍然具有較好的耐溶劑性；當(dāng)PPEK為連續(xù)相結(jié)構(gòu)時(shí)，共混體系的耐溶劑性較差。 由于PPEK與BMI之間相容性較差，導(dǎo)致界面粘結(jié)力較差，在形成雙連續(xù)結(jié)構(gòu)和相反轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)時(shí)并未達(dá)到理想的增韌效果。為進(jìn)一

6、步提高體系的韌性，我們采用端氨基和端馬來酰亞胺基的聚芳醚酮(PPEK-DA&PPEK-BMI)來改性BMI樹脂，二者可分別通過邁克爾加成反應(yīng)和雙烯加成反應(yīng)參與交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的形成。光學(xué)顯微鏡表明，反應(yīng)性端基的引入阻礙了相分離的進(jìn)程，從而使相結(jié)構(gòu)固定在相分離早期。掃描電鏡表明，共混體系為均相結(jié)構(gòu)。PPEK-DA和PPEK-BMI的加入可明顯提高共混體系的韌性。對(duì)于BMI/PPEK-DA和BMI/PPEK-BMI共混體系來說，其增韌機(jī)理與BMI/