氨基鄰苯二甲腈-環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、高性能熱固性樹脂―鄰苯二甲腈樹脂因具有高耐熱性，靈活的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計性，固化過程無小分子釋放且固化物收縮率低等優(yōu)點而受到國內(nèi)外學(xué)者的高度重視。但是，該類樹脂因溶解性差、熔點高、固化溫度高而導(dǎo)致其熱聚合反應(yīng)非常緩慢，同時其加工窗口窄，加工設(shè)備要求高，進而導(dǎo)致其成本高。為此，本文通過分子結(jié)構(gòu)設(shè)計合成了低熔點易溶解易加工自催化的氨基鄰苯二甲腈樹脂，并與環(huán)氧樹脂通過共混改性制備了氨基鄰苯二甲腈/環(huán)氧樹脂體系，再通過熱層壓法以不同壓制工藝和后熱處理

2、條件獲得高性能易加工低成本的玻璃纖維/氨基鄰苯二甲腈/環(huán)氧樹脂復(fù)合層壓板，并詳細地研究其相關(guān)應(yīng)用性能。
　　首先，以間氨基苯酚和4-硝基鄰苯二甲腈為原料，成功地合成了氨基鄰苯二甲腈(APN)樹脂，并研究了其固化反應(yīng)及固化物的性能。研究發(fā)現(xiàn)，APN具有低熔點(175℃)和低固化反應(yīng)峰(239℃)，并在無任何添加劑的條件下能發(fā)生自催化交聯(lián)反應(yīng)。APN在不同固化溫度下有著不同的固化速率和凝膠化時間。APN固化物是以酞菁環(huán)和三嗪環(huán)為主的三

3、維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，故其具有高熱穩(wěn)定性(395-441℃)和高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(240-270℃)。
　　其次，基于APN的固化反應(yīng)和加工性的研究，以APN和環(huán)氧樹脂(EP)為原料，通過共混改性制備了APN/EP體系，并深入研究了APN/EP體系的固化反應(yīng)行為和反應(yīng)機理及固化物的耐熱性。研究表明，APN/EP體系表現(xiàn)出雙重固化反應(yīng)。同時，研究了在等時非等溫和等溫非等時熱處理條件下的APN/EP體系的固化反應(yīng)行為。結(jié)果表明，可通過控制溫度和

4、時間來調(diào)節(jié)體系的反應(yīng)速率。另外 APN/EP固化物因含有酞菁環(huán)和三嗪環(huán)等結(jié)構(gòu)而具有優(yōu)異的耐熱性能。
　　最后，基于APN/EP體系的固化反應(yīng)和加工性的研究，以APN，EP和玻璃纖維(GF)為原料，制備和研究了不同配比，不同壓制工藝，不同后熱處理對GF/APN/EP復(fù)合層壓板的力學(xué)性能，動態(tài)力學(xué)性能和耐熱性能的影響。研究表明，GF/APN/EP層壓板具有高的彎曲強度，彎曲模量，儲存模量，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和耐熱性能。這均與APN的含量有

5、關(guān)，并且與壓制壓力，壓制溫度，壓制時間和后熱處理條件有關(guān)。同時SEM表明，高壓制壓力，高壓制溫度，長壓制時間和適宜的后熱處理條件會使樹脂與玻纖之間具有較大的界面接觸面積及較好的粘結(jié)性。
　　本文的研究表明，自催化型的氨基鄰苯二甲腈樹脂在保持其優(yōu)異性能的同時還具有良好的加工性；通過與環(huán)氧樹脂的共混改性來降低樹脂的應(yīng)用成本的同時，仍可保持鄰苯二甲腈樹脂特有的高性能；通過熱層壓法以不同壓制工藝和后熱處理條件制備玻纖增強復(fù)合材料，以最優(yōu)的