低成本液相成型工藝用高性能樹(shù)脂的研究.pdf

1、低成本制造技術(shù)是目前先進(jìn)樹(shù)脂基復(fù)合材料的研究熱點(diǎn)。樹(shù)脂轉(zhuǎn)移模塑(RTM)和樹(shù)脂膜熔滲(RFI)工藝是實(shí)現(xiàn)先進(jìn)樹(shù)脂基復(fù)合材料低成本制造的有效途徑。但是,RTM和RFI對(duì)樹(shù)脂基體的工藝性提出了特殊要求,現(xiàn)有的高性能樹(shù)脂基體基本只能適用于傳統(tǒng)的復(fù)合材料成型工藝,因此,研制適用于RTM和RFI成型工藝的樹(shù)脂基體及其先進(jìn)復(fù)合材料具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　 雙馬來(lái)酰亞胺／三嗪(BMI／CE)樹(shù)脂實(shí)現(xiàn)了雙馬來(lái)酰亞胺和氰酸酯兩種樹(shù)脂的

2、優(yōu)-優(yōu)結(jié)合,具有耐熱性高(Tg=200-340℃)和介電性能優(yōu)良的特點(diǎn),在航空航天、電子電氣等尖端技術(shù)領(lǐng)域顯示出巨大的應(yīng)用前景。但現(xiàn)有BMI／CE樹(shù)脂的工藝性不能滿(mǎn)足RTM和RFI工藝的要求,此外,其韌性還有待進(jìn)一步提高以滿(mǎn)足先進(jìn)復(fù)合材料的性能要求。
　　 本文通過(guò)水解縮合法設(shè)計(jì)制備了一種帶有環(huán)氧活性官能團(tuán)的超支化聚硅氧烷(HBPSi),探討了γ-(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)的水解參數(shù)對(duì)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)與性能的影

3、響。研究結(jié)果表明,產(chǎn)物的重均分子量(Mw)和粘度隨著水與KH-560的摩爾比(m)的增大而變大；通過(guò)KH-560的受控水解,可以實(shí)現(xiàn)甲氧基向硅氧基的轉(zhuǎn)變,從而生成可溶性的HBPSi。
　　 采用共聚方法制備了分別適用于RTM和RFI工藝的改性BD-CE樹(shù)脂體系(mRTM和mRFI),探討了HBPSi含量對(duì)樹(shù)脂的工藝性和固化物綜合性能的影響。研究結(jié)果表明,引入適當(dāng)含量的HBPSi不僅可以改善BD-CE樹(shù)脂的工藝性,提高樹(shù)脂對(duì)玻璃纖

4、維的浸潤(rùn)性,而且可以顯著提高固化樹(shù)脂的力學(xué)、熱學(xué)和介電性能。例如,mRTM樹(shù)脂工作期可達(dá)8-10h,完全滿(mǎn)足RTM工藝要求的30-45min工作時(shí)間；mRFI-2樹(shù)脂具有最大的彎曲強(qiáng)度(131MPa),約為BD-CE樹(shù)脂值的1.2倍。
　　 分別以mRTM和mRFI樹(shù)脂為基體、以玻璃纖維(GF)為增強(qiáng)材料,采用RTM和RFI工藝制備了GF／mRTM和GF／mRFI復(fù)合材料。采用接觸角和X射線(xiàn)光電子能譜考察了復(fù)合材料的界面性能,研

5、究了界面對(duì)復(fù)合材料的力學(xué)、熱學(xué)和介電等綜合性能的影響。研究結(jié)果表明,復(fù)合材料的界面性能與樹(shù)脂基體的性質(zhì)密切相關(guān)。與BD-CE樹(shù)脂不同,mRTM和mRFI樹(shù)脂均能夠與玻璃纖維表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng),使得樹(shù)脂與玻璃纖維之間具有突出的界面粘接性,進(jìn)而使得GF／mRTM和GF／mRFI復(fù)合材料具有高的層間剪切強(qiáng)度、優(yōu)異的介電性能和突出的耐熱性。
　　 本文制得的mRTM和mRFI樹(shù)脂可分別滿(mǎn)足RTM和RFI工藝用高性能樹(shù)脂基體的要求,可用于成