耐高温杂化硅树脂的合成及复合材料性能研究

摘要

随着航空航天技术的迅猛发展以及现代国防事业的需要,航空航天飞行器的飞行马赫数不断提高,对于天线罩所用材料的性能也提出了越来越高的要求。作为复合材料基体的有机硅树脂具有独特的“半无机半有机”结构，决定了它具有良好的热稳定性、介电性和生理惰性，受到国内外诸多研究者的青睐，硅树脂是一种极具吸引力和潜力的复合材料用树脂基体。
　　本文采用向甲基硅树脂中引入不同量正硅酸乙酯(ethylsilicatetetraethylorthosilicate简称TEOS)来提高其耐热性能，采用溶胶-凝胶法以正硅酸乙酯作为无机相，甲基三甲氧基硅烷为有机相，通过水解-共缩聚反应来制备有机无机杂化硅树脂，对凝胶特性进行考察，采用傅立叶变换红外光谱(FTIR)和固体硅核磁(29Si-NMR)、X射线光电子能谱(XPS)分析等方法对甲基硅树脂和TEOS改性硅树脂室温及高温时的结构变化进行表征，采用热失重(TG)、X射线光电子能谱(XPS)分析等手段对甲基硅树脂和TEOS改性甲基硅树脂高温下的热稳定性和热降解机理进行了研究。结果表明，TEOS的引入提高了甲基硅树脂的热分解温度，减少了甲基硅树脂的热失重，有效抑制了甲基硅树脂的热氧化和热降解。使甲基硅树脂耐热性和耐热氧化稳定性增强。
　　采用Ozawa方法研究了TEOS的引入对于甲基硅树脂热分解反应动力学的影响，结果显示，TEOS改性甲基硅树脂的热分解活化能高于纯甲基硅树脂的热分解活化能。
　　制备了甲基硅树脂和TEOS改性甲基硅树脂/石英纤维复合材料，对室温和高温处理过试样进行了弯曲强度、层间剪切强度、复丝拉伸强度等力学性能测试，结果显示，高温条件下TEOS改性甲基硅树脂/石英纤维复合材料力学性能高于纯甲基硅树脂/石英纤维复合材料。
　　通过单丝拔出实验和扫描电子显微镜(SEM)对甲基硅树脂和不同量TEOS改性甲基硅树脂/石英纤维复合材料高低温弯曲断口形貌进行比较。研究了TEOS用量对于复合材料界面性能的影响。

目录

耐高温杂化硅树脂的合成及复合材料性能研究

SYNTHESIS OF HIGH-TMEPERATURE RESISTANT HYBRID SILICON RESIN AND PROPERTIES OF ITS COMPOSITE

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 课题研究的目的意义

1.2 耐高温透波树脂基体的研究现状

1.3 改性有机硅树脂的研究现状

1.4 提高硅树脂耐热性途径

1.5 本课题的来源及主要研究内容

第2章 实验材料及实验方法

2.1 实验原料及实验仪器

2.2 甲基硅树脂的合成及改性

2.3 复合材料的制备及性能表征

2.4 复合材料界面性能测试

第3章 TEOS改性甲基硅树脂的合成及性能表征

3.1 TEOS改性甲基硅树脂合成原理

3.2 TEOS改性甲基硅树脂凝胶特性

3.3 红外光谱分析

3.4 TEOS改性甲基硅树脂的耐热性能研究

3.5 本章小结

第4章 TEOS对甲基硅树脂热分解反应动力学影响

4.1 理论基础

4.2 甲基硅树脂热分解反应动力学分析

4.3 TEOS对甲基硅树脂热分解反应动力学的影响

4.4 本章小结

第5章 石英纤维/TEOS改性甲基硅树脂复合材料的性能研究

5.1 物理特性对工艺性能的影响

5.2 TEOS改性甲基硅树脂/石英纤维复合材料力学性能研究

5.3 TEOS改性甲基硅树脂/石英纤维复合材料界面性能研究

5.4 本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理

致 谢