聚硫醚酰亚胺改性BMI/BA树脂体系的研究

摘要

先进树脂基复合材料（APC）由于具有高比强、高比模、耐高温和耐腐蚀等特点而广泛应用于航空航天、机械、电子信息等领域。作为一种常见的APC树脂基体，双马来酰亚胺（BMI）因为其良好的耐热性、耐辐射性能以及可加工性得到了广泛关注和研究。然而，BMI树脂脆性大、冲击韧性差等缺点限制了其应用，目前一般采用二烯丙基双酚A(BA)提高其韧性，但却在很大程度上降低了其耐热性能。为了弥补BA改性BMI的不足，本文采用具有高度柔韧性的硫醚键且与基体树脂具有良好相容性的热塑性聚硫醚酰亚胺（PTEI）对BMI/BA树脂体系进行改性。
　　本文在综述国内外文献及开展相关调研的基础上，确定了本课题的研究目标、设计了具体的研究方案并开展了如下研究工作。
　　首先，在合成PTEI、改性BMI/BA树脂的基础上，重点研究了PTEI的加入对BMI/BA树脂体系力学性能、耐热性能及介电性能的影响，并对其微观组织形貌进行了分析。结果表明PTEI的加入能明显提高BMI/BA树脂体系的力学性能，当其添加量为5wt％时树脂体系的冲击强度与弯曲强度分别提高了69.5%和49.7%（此时冲击强度为22.9KJ/m2，弯曲强度为173.7MPa），储能模量和损耗模量显著提高；微观组织形貌中出现了能改善其韧性的“海岛状”相结构；残炭率提高了约2.8%；介电常数和介电损耗也大大降低。但表征其耐热性能的玻璃化转变温度和初始热分解温度却分别降低了10℃和13℃。
　　为了解决上述耐热性下降的问题，本文合成了含有端氨基的聚硫醚酰亚胺（PTEI-N）并用其对BMI/BA树脂进行改性，重点研究了PTEI-N的加入对BMI/BA树脂体系耐热性能、力学性能及介电性能的影响，并对其微观组织形貌进行了分析，同时探讨了氨基的引入对两种不同改性体系的影响。结果表明，PTEI-N的加入不仅提高了BMI/BA树脂耐热性能且对力学性能和介电性能的提高幅度也要优于PTEI/BMI/BA树脂体系。且当其添加量为4wt%时综合改性效果最佳，树脂体系的冲击强度和弯曲强度分别提高了75.6%和73.5%（此时冲击强度为23.7KJ/m2，弯曲强度为203MPa），此时的断裂形貌出现脆断向韧断的转变；损耗模量和储能模量分别提高了34.2%和66.5%；玻璃化转变温度和残炭率分别提高了28℃和1.5%，初始热分解温度与基体保持一致；介电常数和介电损耗值分别为3.18和0.0083，相比于基体树脂分别降低了15.3%和40%。

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第一章 绪论

1.1 先进树脂基复合材料

1.2 双马来酰亚胺树脂

1.3 聚硫醚酰亚胺

1.4 本文的研究目的及研究内容

第二章 试验材料、设备及方法

2.1 总体研究方案

2.2 实验原料、试剂和仪器

2.3 聚硫醚酰亚胺的表征方法

2.4 聚硫醚酰亚胺改性BMI/BA树脂体系的表征方法

第三章 PTEI改性BMI/BA树脂体系的研究

3.1 聚硫醚酰亚胺的制备及表征

3.2 PTEI/BMI/BA树脂体系的制备

3.3 PTEI/BMI/BA树脂体系力学性能与微观组织形貌分析

3.4 PTEI/BMI/BA树脂体系的热分析

3.5 介电性能

3.6 小结

第四章 PTEI-N改性BMI/BA树脂体系的研究

4.1 PTEI-N的制备及表征

4.2 PTEI-N/BMI/BA树脂体系的制备

4.3 PTEI-N/BMI/BA树脂体系的力学性能及微观形貌分析

4.4 PTEI-N/BMI/BA树脂体系的热分析

4.5 介电性能分析

4.6 小结

第五章 结论

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文