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

1、高性能熱固性樹(shù)脂―鄰苯二甲腈樹(shù)脂因具有高耐熱性，靈活的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)性，固化過(guò)程無(wú)小分子釋放且固化物收縮率低等優(yōu)點(diǎn)而受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的高度重視。但是，該類樹(shù)脂因溶解性差、熔點(diǎn)高、固化溫度高而導(dǎo)致其熱聚合反應(yīng)非常緩慢，同時(shí)其加工窗口窄，加工設(shè)備要求高，進(jìn)而導(dǎo)致其成本高。為此，本文通過(guò)分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合成了低熔點(diǎn)易溶解易加工自催化的氨基鄰苯二甲腈樹(shù)脂，并與環(huán)氧樹(shù)脂通過(guò)共混改性制備了氨基鄰苯二甲腈/環(huán)氧樹(shù)脂體系，再通過(guò)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(shù)脂復(fù)合層壓板，并詳細(xì)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(shù)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(diǎn)(175℃)和低固化反應(yīng)峰(239℃)，并在無(wú)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(shí)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(shù)脂(EP)為原料，通過(guò)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(jī)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(shí)，研究了在等時(shí)非等溫和等溫非等時(shí)熱處理?xiàng)l件下的APN/EP體系的固化反應(yīng)行為。結(jié)果表明，可通過(guò)控制溫度和

4、時(shí)間來(lái)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(duì)GF/APN/EP復(fù)合層壓板的力學(xué)性能，動(dòng)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(qiáng)度，彎曲模量，儲(chǔ)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(shí)間和后熱處理?xiàng)l件有關(guān)。同時(shí)SEM表明，高壓制壓力，高壓制溫度，長(zhǎng)壓制時(shí)間和適宜的后熱處理?xiàng)l件會(huì)使樹(shù)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(shù)脂在保持其優(yōu)異性能的同時(shí)還具有良好的加工性；通過(guò)與環(huán)氧樹(shù)脂的共混改性來(lái)降低樹(shù)脂的應(yīng)用成本的同時(shí)，仍可保持鄰苯二甲腈樹(shù)脂特有的高性能；通過(guò)熱層壓法以不同壓制工藝和后熱處理?xiàng)l件制備玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料，以最優(yōu)的