乙炔封端聚酰亚胺树脂及其碳纤维增强复合材料的研究

论文摘要

本论文中设计制备了两个系列乙炔封端的聚酰亚胺预聚体,其一是采用含有异丙基柔性结构单元的双酚A型二醚二酐（BPADA）和封端剂3-乙炔基苯胺（APA）直接制备了较低分子量的预聚体。其二是分别以双酚A型二醚二酐（BPADA）,3,3′,4,4′-联苯四酸二酐（s-BPDA）,3,3′,4,4′-二苯醚四酸二酐（ODPA）为酸酐,以1,3-双（3-氨基苯氧基-4′-苯甲酰基）苯二胺（BABB）为二胺和3-乙炔基苯胺（APA）作为封端剂分别制备了具有相似结构不同分子量的预聚体。采用示差扫描量热法（DSC）、流变仪对预聚体的加工性进行测试分析。测试结果表明,预聚体具有相对较宽的加工窗口和较低的熔体粘度。同时根据粘度-温度关系建立数学表达式,计算得出树脂流变理论公式。通过红外跟踪测试确定了预聚体较为合理的交联固化条件。将制备的预聚体采用模压法进行加工得到了热固性的聚酰亚胺薄膜,并对聚合物薄膜进行了各项性能测试。采用其中的一种树脂制备了碳纤维增强的复合材料,对复合材料进行了初步的评价测试并进行了长期的耐老化性能测试,复合材料在室温及高温下具有较为优异的力学性能,老化后复合材料的力学性能基本得到了保持。利用扫描电镜进行拉伸后断面的观察,老化前后断面形貌没有发生变化。

论文目录

• 提要
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 复合材料及树脂基复合材料概述
• 1.2.1 树脂基复合材料的特性
• 1.2.2 树脂基复合材料成型技术
• 1.2.3 树脂基复合材料在航空航天的应用
• 1.3 高性能树脂基体的分类及其加工性能
• 1.3.1 改善高性能树脂基体的加工性能
• 1.4 高性能聚酰亚胺（PI）树脂
• 1.4.1 聚酰亚胺简介
• 1.4.2 聚酰亚胺的性质特点
• 1.4.3 聚酰亚胺的类型及应用研究
• 1.5 用于先进复合材料的聚酰亚胺基体树脂
• 1.6 乙炔基封端的聚酰亚胺
• 1.6.1 乙炔基聚酰亚胺的发展简介
• 1.6.2 乙炔封端聚酰亚胺的固化
• 1.7 本论文设计思想
• 第二章 乙炔封端的聚酰亚胺分子设计与合成
• 2.1 引言
• 2.2 原料
• 2.3 样品表征
• 2.4 预聚体的合成
• 2.5 聚合物薄膜的制备
• 2.6 本章小结
• 第三章 聚合物的基本性能
• 3.1 引言
• 3.2 预聚体的溶解性研究
• 3.3 预聚体的热性能研究
• 3.4 交联过程研究
• 3.5 熔体粘度
• 3.5.1 熔体粘度的测试
• 3.5.2 流变特性研究
• 3.6 凝胶特性
• 3.7 力学性能
• 3.8 热稳定性
• 3.9 化学亚胺化法制备预聚体的加工性
• 3.10 本章小结
• 第四章 聚酰亚胺/碳纤维复合材料的制备与性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 原材料和仪器设备
• 4.3 复合材料的分析和测试条件
• 4.4 复合材料的制备
• 4.4.1 复合材料制备过程
• 4.5 复合材料的性能
• 4.5.1 复合材料的孔隙率的测定
• 4.5.2 复合材料的力学性能
• 4.5.3 后固化温度对力学性能的影响
• 4.6 本章小结
• 第五章 树脂和复合材料的高温热老化性能研究
• 5.1 引言
• 5.2 树脂高温老化后的性能
• 5.3 复合材料的老化失重
• 5.4 复合材料老化后的力学性能
• 5.5 复合材料的扫描电镜分析
• 5.6 小结
• 第六章 结论及下一步的研究方向
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的学术论文及其它成果
• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT