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超支化聚硅氧烷改性双马来酰亚胺树脂的研究

作　者: 孟庆辉
导　师: 顾嫒娟
学　校: 苏州大学
专　业: 材料学
关键词: 双马来酰亚胺树脂超支化聚硅氧烷增韧改性耐热性介电性能
分类号: TQ323.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

先进树脂基复合材料(Advanced Polymeric Composite,APC)以其轻质、高比强、高比模、耐高温和极强的材料-性能可设计性而成为发展迅猛的高技术材料之一。基体树脂是决定复合材料性能优劣的一个关键因素。双马来酰亚胺(BMI)树脂既有聚酰亚胺(PI)的耐高温、耐辐射、耐湿热等多种优良特性,又有类似于环氧树脂(EP)的易加工性能,在许多方面满足了APC的要求,国外对其需求正以每年15%的速度增长。但是,未改性的BMI存在着熔点高、溶解性差、成型温度高、固化物脆性大等缺点,其中韧性差是阻碍BMI发展和应用的关键,因此增韧改性是BMI改性的前沿课题。作为APC基体树脂,不仅要有优良的机械性能(尤其是断裂韧性)、耐热、耐湿热、耐老化、耐腐蚀等,而且还要有优良的加工性。但现有树脂存在的主要问题是不能将高温性能、耐湿热性、韧性及加工性有机地统一起来。聚硅氧烷是一类具有突出耐热性、韧性和介电性能的聚合物,有望成为热固性树脂优良的增韧剂,但是聚硅氧烷的粘度大、与BMI的相容性差,使得增韧效果一直难以发挥。超支化聚合物是一类结构规整性低、质量分布宽,末端聚集大量活性官能团的化合物,具有结构和性能独特、聚合条件简单的特点,已成为近年来高分子材料领域研究的一个热点。超支化聚合物已用于环氧树脂的增韧改性,但是尚未有关于超支化聚合物用于BMI改性的研究报道。BMI的增韧改性的重点之一是必须兼顾BMI耐热性以及介电性能等,因此超支化聚合物是否能够在保证BMI突出耐热性以及优异介电性能的基础上实现BMI的增韧改性是一个值得探究的科学问题,这也正是本文的研究目的。我们选取了较为常见的、含不同活性端基、与BMI有不同反应机理的硅氧烷,分别是端基为环氧基团的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560),端基为活性双键的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570),以及端基为氨基的γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550),分别经水解合成了三种端基为不同活性基团的超支化聚硅氧烷(HBPSi),以期不仅集成超支化聚合物和聚硅氧烷的特点,而且通过活性端基解决聚硅氧烷和BMI的相容性问题。在此基础上,探索了HBPSi改性BMI树脂的制备方法,全面评价了BMI改性体系的结构与性能。实验数据证明,HBPSi的加入能显著提高体系的冲击强度、耐热性能等,使体系的综合性能有较大幅度的提高。

全文目录

中文摘要  4-6
Abstract  6-11
第1章文献综述  11-30
  1.1 前言  11
  1.2 BMI 的合成原理及工艺  11-14
  1.3 BMI 的改性研究  14-25
    1.3.1 内扩链法改性BMI  14
    1.3.2 二元胺改性BMI  14-16
    1.3.3 含硫化合物改性BMI  16
    1.3.4 烯丙基化合物改性BMI  16-18
    1.3.5 热塑性树脂改性BMI  18-20
    1.3.6 氰酸酯（CE）改性BMI  20-22
    1.3.7 热固性树脂改性BMI  22
    1.3.8 橡胶弹性体改性BMI  22
    1.3.9 无机功能材料改性BMI  22-23
    1.3.10 原位聚合法改性BMI  23-24
    1.3.11 液晶改性BMI  24
    1.3.12 有机硅改性BMI  24-25
  1.4 超支化聚硅氧烷的研究  25-28
    1.4.1 超支化聚合物的应用  26-27
    1.4.2 超支化聚硅氧烷的合成  27-28
  1.5 课题的提出和研究内容  28-30
第2章含环氧基团HBPSi/BMI 树脂的研究  30-44
  2.1 前言  30
  2.2 实验部分  30-33
    2.2.1 实验原料与设备  30-31
    2.2.2 超支化聚硅氧烷的制备  31
    2.2.3 BMI/DBA/HBPSi（O）体系固化树脂的制备  31-32
    2.2.4 BMI/DBA 体系固化树脂的制备  32
    2.2.5 未固化树脂样品制备  32
    2.2.6 性能测试与结构表征  32-33
      2.2.6.1 FT-IR 分析  32
      2.2.6.2 凝胶时间  32
      2.2.6.3 介电性能  32
      2.2.6.4 热失重  32-33
      2.2.6.5 扫描电镜观察  33
      2.2.6.6 吸水率  33
      2.2.6.7 冲击强度  33
  2.3 B/D/H（O）体系分子结构的分析  33-35
  2.4 B/D/H（O）未固化体系粘度-温度性能的研究  35-36
  2.5 B/D/H（O）固化树脂冲击强度的研究  36-38
  2.6 B/D/H（O）固化树脂热稳定性的研究  38-40
  2.7 B/D/H（O）固化树脂介电性能的研究  40-42
  2.8 B/D/H（O）固化树脂吸水性的研究  42
  2.9 本章小结  42-44
第3章含活性双键的HBPSi/BMI 树脂的研究  44-56
  3.1 前言  44
  3.2 实验部分  44-45
    3.2.1 实验原料与设备  44
    3.2.2 超支化聚硅氧烷的制备  44
    3.2.3 BMI/DBA/HBPSi（D）体系固化树脂的制备  44-45
    3.2.4 BMI/DBA 体系固化树脂的制备  45
    3.2.5 未固化树脂样品制备  45
    3.2.6 性能测试与结构表征  45
  3.3 B/D/H（D）体系分子结构的分析  45-47
  3.4 B/D/H（D）固化树脂冲击强度的研究  47-50
  3.5 B/D/H（D）固化树脂热稳定性的研究  50-51
  3.6 B/D/H（D）固化树脂介电性能的研究  51-53
  3.7 B/D/H（D）固化树脂吸水性的研究  53-54
  3.8 B/D/H（D）固化树脂的热膨胀系数研究  54-55
  3.9 本章小结  55-56
第4章含端氨基的HBPSi/BMI 树脂的研究  56-70
  4.1 前言  56-57
  4.2 实验部分  57-58
    4.2.1 实验原料与设备  57
    4.2.2 超支化聚硅氧烷的制备  57
    4.2.3 BMI/DBA/HBPSi（N）体系固化树脂的制备  57-58
    4.2.4 BMI/DBA 体系固化树脂的制备  58
    4.2.5 未固化树脂样品制备  58
    4.2.6 性能测试与结构表征  58
  4.3 B/D/H（N）体系分子结构的分析  58-59
  4.4 B/D/H（N）体系凝胶时间的研究  59-60
  4.5 B/D/H（N）体系固化树脂冲击强度的研究  60-63
  4.6 B/D/H（N）体系固化树脂的热稳定性分析  63-65
  4.7 B/D/H（N）体系固化树脂的介电性能分析  65-67
  4.8 B/D/H（N）体系固化树脂的吸水性分析  67-68
  4.9 本章小结  68-70
第5章结论  70-71
参考文献  71-78
攻读硕士学位期间取得的成果  78-79
致谢  79-81

超支化聚硅氧烷改性双马来酰亚胺树脂的研究

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