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双马来酰亚胺树脂(BMI)是由聚酰亚胺树脂派生出的一类热固性树脂,具有较好的耐磨性,在摩擦领域中受到研究者们越来越广泛的关注。然而,由于其也存在着固化物脆性较大、体积收缩率高、阻燃性能较差等缺点,因此在实际应用中受到一定限制。苯并噁嗪(BOZ)树脂作为一种新的酚醛树脂,具有较高的冲击强度和弯曲强度,特别是在固化过程中无明显的体积收缩。同时,有研究表明,将磷元素引入到BOZ的分子结构中之后,BOZ固化物的热稳定性和阻燃性均能够得到极大的提升。因此,本论文首先设计合成了结构对称的含磷苯并噁嗪(PBOZ),并以其与BMI进行共聚反应,合成出了尺寸稳定、具有良好阻燃性和耐热性的PBOZ-BMI树脂。之后,选用层状羟基硅酸盐纳米片(HNSs)及碳纳米管(CNTs)对所得的PBOZ-BMI体系进行改性,以进一步提高其力学性能和摩擦学性能。同时,为了提高HNSs和CNTs在树脂基体中的分散性及其与树脂基体之间的界面结合强度,分别利用硅烷偶联剂KH-560对HNSs进行改性,以超支化聚硅氧烷(HBPSi)对CNTs表面进行修饰,从而构建出分散性良好、界面结合强度较高的HNSs/HBPSi-CNTs/PBOZ-BMI耐热耐磨复合材料。本论文的主要研究内容如下:1.选用含磷化合物10-(2,5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(ODOPB)作为酚类中间体,间苯二胺作为胺源,以1,4-二氧六环为溶剂,合成了含磷苯并噁嗪(PBOZ)。并研究了PBOZ含量对BMI体系阻燃性、耐热性、力学性能、摩擦学性能及耐湿热性能的影响。结果表明,当PBOZ添加量为10.0 wt%时,PBOZ-BMI树脂的阻燃性能、耐热性能、力学性能以及摩擦学性能均得到最大程度的提高。分析其原因可知,当PBOZ加入到BMI中后,在燃烧过程中磷元素与氮元素充分发挥出了P-N的协同效应,有效促进了隔热层的形成,从而大大提高了树脂的阻热性能与热稳定性;同时,PBOZ可以参与到BMI树脂的固化过程中,并形成较为致密的网络结构,使得树脂的力学性能得到提高;另外,PBOZ-BMI耐热性能的提高与承受外加载荷能力的提高,使得PBOZ-BMI的耐磨性能也得到较大程度的提高。2.选用硅烷偶联剂KH-560对蛇纹石进行表面修饰,通过超声分散剥离制备出层状羟基硅酸盐纳米片(HNSs),并使用其对PBOZ-BMI树脂体系进行改性,研究了HNSs添加量对PBOZ-BMI体系阻燃性能、耐热性能、力学性能、摩擦学性能及耐湿性能的影响。结果表明,当HNSs的添加量为3.0 wt%时,HNSs/PBOZ-BMI体系表现出优异的力学性能及耐磨性能。这是由HNSs特殊的层状结构决定的,在受到外力作用的时候,HNSs片层之间容易发生滑动,不但减弱了树脂材料所受到的冲击强度,而且大大减小了实际的摩擦面积,使得树脂的力学性能、摩擦性能均得到提高;同时,经过KH-560硅烷偶联剂改性处理的HNSs表面带硅氧链,这些硅氧链属于柔性链段,可大大提高复合材料体系的韧性。3.利用硅氢加成法合成了末端含有活性双键的HBPSi表面接枝的CNTs(HBPSi-CNTs),对其分散性与热性能等进行了研究,并通过TGA估算了其表面接枝率。之后研究了HBPSi-CNTs含量对PBOZ-BMI树脂体系的热学、力学、摩擦学以及耐湿热性能的影响。结果表明,当HBPSi-CNTs的添加量为0.8 wt%时,HPBSi-CNTs/PBOZ-BMI复合材料的力学性能与摩擦学性能均达到最优。分析其原因可知,HBPSi-CNTs特殊的管状结构使其本身具有较大的比表面积以及非常优异的机械力学性能,且CNTs在摩擦过程中能够发挥类似于“光滑轴承”的作用,极大地减少了实际的摩擦面积,提高了其力学与摩擦性能;其次,由于HBPSi-CNTs表面修饰的HBPSi末端带有大量的活性双键,这些双键能够与PBOZ-BMI树脂发生化学反应,生成较强的化学键作用,因此HBPSi-CNTs与PBOZ-BMI之间的界面结合力大大增强,应力传递效率得到提高,从而力学性能得到较大优化。4.将HNSs、HBPSi-CNTs同时加入PBOZ-BMI树脂体系中,并对所制备的HNSs/HBPSi-CNTs/PBOZ-BMI复合材料的性能进行研究。结果表明,HNSs/HBPSi-CNTs/PBOZ-BMI复合材料的力学性能与摩擦性能均优异于HNSs/PBOZ-BMI与HBPSi-CNTs/PBOZ-BMI复合材料,说明HNSs与HBPSi-CNTs能够起到很好的协同效应,分析其原因可知,在两者同时存在的时候,不仅会使两者的优异性能同时得到发挥,而且会有少量的HBPSi-CNTs滚动进入到各个HNSs纳米片之间,并充分发挥CNTs的“轴承”作用,使得HNSs各纳米片之间更加易于发生相对滑动,实际摩擦表面得到大幅度降低,摩擦性能得到大幅度提高。