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文檔簡介
1、熱固性聚酰亞胺(PI)是一類性能優(yōu)異的先進復(fù)合材料樹脂基體,纖維增強聚酰亞胺復(fù)合材料由于在強度、模量、熱穩(wěn)定性、電性能等方面的突出優(yōu)點,而逐漸成為航空航天領(lǐng)域不可替代的材料。隨著航空航天技術(shù)的發(fā)展,飛行速度和機動、突防功能的不斷提高,對這類材料提出了更多、更高的要求。為了滿足航空航天領(lǐng)域高速飛行對高溫結(jié)構(gòu)輕量化、功能一體化的需求,本著將聚酰亞胺功能化和實用化的指導(dǎo)思想,本論文采用分子設(shè)計方法,提出了在分子結(jié)構(gòu)中同時引入溴元素的和醚鍵結(jié)構(gòu)
2、的新思路,合成了新型溴化含醚結(jié)構(gòu)的BMI型聚酰亞胺樹脂體系(BPI),并以其作為技術(shù)平臺,開展了有關(guān)耐高溫結(jié)構(gòu)及透波復(fù)合材料的研究,主要的內(nèi)容和結(jié)論如下: 1、采用一步法合成了系列BPI樹脂,并詳細探討了合成工藝對樹脂合成的影響。利用紅外、核磁、GC-MS、GPC等方法對BPI樹脂體系進行了表征和分析,采用DMA和TGA手段評價了BPI樹脂的熱性能。結(jié)果表明,采用的合成工藝可以制得不同分子量、熱性能優(yōu)異的BPI樹脂。 2
3、、采用流變、DSC等手段,利用Arrhenius、Kissinger等模型的分析方法,建立了BPI樹脂固化反應(yīng)動力學(xué)方程:da/dt=3.617×107exp(-11202/T)(1-α)0.913;獲得了BPI樹脂流變模型:ηt=5.05x10-3exp[(4086.9/T)+exp(13.68-7904.96/T)t];確定了BPI樹脂固化工藝:190℃/1h+240~260℃/1h+270~290℃/2h。 3、研究了碳纖
4、維/BPI結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的耐熱性、力學(xué)性能以及熱物理性能。結(jié)果表明:T-300/BPI復(fù)合材料經(jīng)后處理后Tg高達425℃,并在室溫下具有良好的基本力學(xué)性能,其短梁剪切與縱向彎曲的強度分別為103 MPa與1590 MPa,在300℃下,短梁剪切與縱向彎曲的強度保持率分別為53.70%與69.7%,同時,彎曲模量保持率更是高達95%,表明T300/BPI復(fù)合材料具有優(yōu)良的耐高溫力學(xué)性能,可在300℃下作為高溫結(jié)構(gòu)復(fù)合材料使用; 4、
5、研究了石英布/BPI透波復(fù)合材料(Qz/BPI)的耐熱性、力學(xué)性能以及介電性能。Qz/BPI復(fù)合材料室溫下具有良好的基本力學(xué)性能,壓縮強度與彎曲強度在250℃下分別為221 MPa與401 MPa,保持率分別為67%與80%;而在300℃下,彎曲強度保持率更是高達66%,表明Qz/BPI復(fù)合材料具有優(yōu)良的耐高溫力學(xué)性能;Qz/BPI復(fù)合材料室溫下具有良好的電絕緣性能和介電性能,其表面電阻率和體積電阻率分別在7.2~8.3×1014Ω和8
6、.1~9.1×1015Ωcm之間:材料的介電常數(shù)ε為3.54~3.55,介電損耗Tanδ為8×10-3;Qz/BPI-30在9.8GHz、室溫~350℃下的介電常數(shù)基本保持穩(wěn)定,介電損耗在300℃內(nèi)基本保持不變,可望在300℃下作為高溫透波復(fù)合材料使用; 5、為了進一步改善BPI樹脂的加工性能,通過分子設(shè)計,合成了一種適用于電子束固化(EB)成型工藝的新型聚酰亞胺樹脂(EBBPI),研究了活性稀釋劑、輻敏交聯(lián)劑、輻照劑量等對樹脂
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