论文题目: 聚苯并恶嗪的非均相结构及其碳纤维复合材料的固化动力学和界面性能研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 材料学
作者: 信春玲
导师: 余鼎声,杨小平
关键词: 聚苯并恶嗪,非均相结构,碳纤维,复合材料,固化动力学,界面性能
文献来源: 北京化工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 作为一类新型的类酚醛热固性树脂，苯并恶嗪最突出的优点是固化过程不需强酸或强碱固化剂，对设备无腐蚀作用，且固化过程无小分子放出，制品无孔洞，体积收缩率几乎为零，在高性能树脂基复合材料方面有巨大的应用潜力。深入理解苯并恶嗪的预聚体组成—交联结构—固化物性能之间的关系是优化聚苯并恶嗪性能的基础。目前关于聚苯并恶嗪交联结构的研究报导甚少。本论文认为聚苯并恶嗪交联结构的形成不仅受氢键作用的影响，还应考虑苯并恶嗪多官能团参与固化反应，以及自催化加速反应特征对交联结构形成的影响。因此，本论文通过在双苯并恶嗪预聚体中混入单苯并恶嗪预聚体，调节固化体系中参与反应的平均官能度数，从固化动力学出发，结合原子力显微镜、动态力学热分析等表征手段，对双酚A型聚苯并恶嗪的交联结构进行深入研究，初步探讨预聚体组成—交联结构—固化物性能之间的关系，以期为优化材料性能和进行分子设计提供依据；另一方面为了制备性能更优异的聚苯并恶嗪／碳纤维复合材料，优化复合材料的制备工艺，对聚苯并恶嗪／碳纤维复合材料的固化动力学进行了研究；最后初步探讨了几种商用碳纤维表面性能对复合材料性能的影响以便选择合适的碳纤维制备出界面性能更优的聚苯并恶嗪／碳纤维复合材料。 采用等温和非等温差示扫描量热仪(DSC)研究了双酚A型苯并恶嗪和双酚A型与苯酚型苯并恶嗪共混体系的固化过程，结果表明：固化过程中共混苯并恶嗪体系中形成的微凝胶数量和速率不同于双酚A型苯并恶嗪体系的，两体系的固化特征参数有较大差别，固化初期，共混苯并恶嗪体系的Avrami指数n大于双酚A体系的，共混体系中有更多的微凝胶生成和／或增长，当转化率相同时，共混体系的固化反应速率大于纯双酚A型苯并恶嗪体系的，且进入扩散控制阶段时，共混体系的转化率大于双酚A体系的。 原子力显微镜(AFM)用来观测聚苯并恶嗪浇铸体弯曲断面的微观相图，结果表明，聚苯并恶嗪交联网络为非均相结构，包括高交联密度的硬相分布在低交联密度的软相中，随苯酚型苯并恶嗪含量的增多，共混苯并恶嗪固化物中的高
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
1.1 引言
1.2 苯并噁嗪树脂的研究进展
1.2.1 苯并噁嗪化合物的合成
1.2.2 苯并噁嗪的固化
1.2.3 苯并噁嗪树脂的性能
1.2.4 聚苯并噁嗪交联结构的研究
1.2.5 其它方面的研究进展
1.3 热固性树脂的交联网络结构
1.3.1 逐步聚合
1.3.2 连锁聚合
1.4 树脂基纤维复合材料
1.4.1 树脂基体
1.4.2 增强纤维
1.4.3 复合材料的界面
1.4.4 树脂基复合材料界面的表征
1.5 本论文的研究背景及研究内容
参考文献
第二章 苯并噁嗪的固化动力学及非均相结构研究
2.1 前言
2.2 实验部分
2.2.1 试验原料
2.2.2 试验步骤
2.2.3 分析测试
2.3 结果与讨论
2.3.1 等温固化动力学比较
2.3.2 相转变理论分析苯并噁嗪的非等温固化过程
2.3.3 聚苯并噁嗪的微观结构
2.3.4 聚苯并噁嗪的动态力学行为
2.4 结论
参考文献
第三章 聚苯并噁嗪的非均相结构与性能的关系研究
3.1 前言
3.2 实验部分
3.2.1 试验原料
3.2.2 试验步骤
3.2.3 性能测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 共混苯并噁嗪预聚体的粘度
3.3.2 聚苯并噁嗪的动态力学行为
3.3.3 聚苯并噁嗪浇铸体的力学性能
3.3.4 苯并噁嗪树脂的热重分析
3.4 结论
参考文献
第四章 苯并噁嗪/碳纤维复合材料的固化动力学研究
4.1 前言
4.2 试验部分
4.2.1 试验原料
4.2.2 试验步骤
4.3 结果与讨论
4.3.1 苯并噁嗪及苯并噁嗪/碳纤维复合材料的非等温固化过程
4.3.2 Kissinger方程分析BA-a和BA-a/CF的固化动力学
4.3.3 碳纤维对苯并噁嗪固化过程影响的原因分析
4.3.4 Avrami方程表征BA-a和BA-a/CF固化反应动力学
4.4 结论
参考文献
第五章 聚苯并噁嗪/碳纤维复合材料的界面性能研究
5.1 前言
5.2 试验部分
5.2.1 试验原料
5.2.2 试验步骤
5.2.3 分析测试
5.3 结果与讨论
5.3.1 碳纤维表面表征
5.3.2 聚苯并噁嗪/碳纤维复合材料及酚醛树脂/碳纤维复合材料的力学性能及界面微观结构
5.3.3 不同表面特性的碳纤维/聚苯并噁嗪复合材料的性能研究
结论
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
发布时间: 2006-09-13
参考文献
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