元素改性含硅芳炔树脂的制备及其性能研究

摘要

近年来，以功能为目的对材料进行设计与调控已成为复合材料领域的研究趋势，这其中，因在航空航天领域的重要地位，新型耐高温以及吸波材料的开发显得尤为重要。作为国内外耐高温材料的一个研究热点，硅炔树脂(SAR)的研究显得极具意义。本文基于共混方法以SAR为基体，分别研究了硼元素和铁元素对SAR树脂基体相关性能的改进，并通过分子模拟技术对改性体系性质做了进一步考察及预测。在扩大其应用范围、节约新材料开发成本的同时，为其他树脂的改性也提供思路，实现资源的充分、合理利用。研究主要分三部分实现。
　　首先，制备一种含不饱和键的热固性硼酸酯改性剂，其溶解性，水解稳定性及加工性能均较好。作为热氧化性能改性剂改性SAR，效果良好（氮气气氛中Td5为570℃，800℃时分解残留率87％;空气气氛中Td5为580℃，800℃时分解残留率49％）。
　　其次，通过二茂铁与SAR的共混并热解，制备出一种新型的Fe-Si-C复合陶瓷，并通过SEM，EDS以及X-射线衍射对其性质进行了表征。结果表明:引发剂DCP的最佳含量为1.5％，二茂铁的最佳含量为10％，所制备的Fe-Si-C/石蜡样品在6.08-11.36 GHz范围内吸收厚度2.4-4.0mm下具有良好的吸波性能（反射损失＜-20 dB）。
　　最后，通过Materials studio软件构建了硼酸酯及改性树脂的无定形模型，在UFF力场条件下通过分子动力学(MD)方法研究了改性SAR体系的Tg、力学性能以及各共混体系的相容性。模拟得到的SAR和硼酸酯的Tg分别为511.31K和536.67K，较接近实验值;硼酸酯改性剂、二茂铁与SAR相容较好，模拟预测硼酸酯与酚醛树脂相容性较好，与双酚A环氧树脂可相容。本模拟方法可作为预测共混物性能的有利工具，也可以为共混改性的配方设计提供理论指导。