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聚双邻苯二甲腈树脂是一类性能十分优异的热固性树脂,它由双邻苯二甲腈单体在一定的温度条件下通过腈基的加成聚合反应而形成。腈基基团受热很容易加成聚合形成以芳杂环为主的体型网络结构,正是这些耐温性优异的芳杂环赋予了双邻苯二甲腈树脂优异的热稳定性,加上其突出的化学稳定性、阻燃性、防潮性以及良好的加工性,使得双邻苯二甲腈树脂的整体性能远远超过现阶段其它的热固性树脂,例如:环氧、苯并噁嗪树脂、双马来酰亚胺、热固性聚酰亚胺等。美国海军实验室更是提出基于双邻苯二甲腈树脂的复合材料非常有潜力发展成为制备超高速导弹的高性能材料。然而双邻苯二甲腈树脂仍然存在以下问题:①由于双邻苯二甲腈树脂本身内在网络的脆性,导致其断裂行为与未经改性的环氧树脂类似,即双邻苯二甲腈树脂也属于脆性材料,这使得其应用受到一定的限制;②双邻苯二甲腈单体熔融温度高,加工温度窗口窄,固化温度过高,固化速率太低,固化所需时间太长;③根据现有的报道,基于双邻苯二甲腈树脂的复合材料其加工温度大都控制在500°C以内,而对于500°C以上的温度下所形成的材料的研究与报道相对较少,即双邻苯二甲腈树脂复合材料的多样性研究有待加强;④双邻苯二甲腈的功能化研究有待加强,应用领域有待拓宽。基于以上问题,本论文主要从双邻苯二甲腈树脂的改性以及功能化应用角度出发,分别通过引入热塑性塑料增韧以及无机纳米填料增强的方法对双邻苯二甲腈树脂进行改性。此外还以双邻苯二甲腈为基体,利用不同金属粒子催化剂,在600~900°C范围内高温裂解制备碳纳米管以及具有微波吸收功能的吸波材料,实现了材料的功能化,同时将双邻苯二甲腈树脂从常规耐高温热固性树脂的应用领域拓展到了电磁以及吸波材料领域。具体研究内容如下:(1)针对双邻苯二甲腈质脆的问题,本文以聚芳醚腈为增韧体,对联苯型双邻苯二甲腈树脂进行增韧改性,引入柔性链段以改善酞菁内部脆性网络结构。采用DSC、红外系统跟踪了改性体系的预聚物以及不同固化反应阶段固化物的反应。并以旋转流变、热失重、动态热机械分析等手段详细研究了两相组份的相容性、加工流动性以及机械性能和耐热性等。研究表明聚芳醚腈能够在对双邻苯二甲腈树脂起到增强、增韧作用的同时不造成其耐热性及模量的降低。(2)在上述基础上制备了以聚芳醚腈/双邻苯二甲腈改性树脂为基体的玻纤复合材料。并对复合材料的力学性能、耐热性以及耐湿热性等性能进行了详细的表征。结果表明,聚芳醚腈含量为10wt%的双邻苯二甲腈玻纤复合材料表现出优异的力学性能和耐酸碱腐蚀性能及低吸水率。同时本文基于双邻苯二甲腈自身“高熔点”、“低熔融粘度”的特点提出的“粉末层铺法”制备预浸料有别于传统湿法和干法,避免了有毒溶剂的使用,降低生产成本,对工业化生产意义重大。(3)本文采用熔融共混法制备了膨胀石墨纳米微片/双邻苯二甲腈纳米复合材料,并详细研究了膨胀石墨纳米微片对双邻苯二甲腈树脂的加工性,热稳定性,力学性能以及电性能的影响。结果表明该高性能的复合材料有望在军工、航空航天等高新技术领域以及高温环境中得以应用。(4)本文以双邻苯二甲腈为起始碳源,加入金属离子催化剂,通过溶液预聚、升温固化、高温裂解的途径获得高纯度且管径、长度均匀的多壁碳纳米管。利用SEM,TEM,XRD研究了所得碳纳米管的形貌与结构,并对其导电性、电磁性能进行了详细的研究与表征,这一成果开辟了双邻苯二甲腈有别于传统热固性树脂的应用领域;而且该制备方法简单、高效、成本低廉,具有良好的产业化前景。(5)本文以双邻苯二甲腈为基体加入二茂铁甲醛作为催化剂,通过了一系列的高温裂解程序:500oC,700oC以及900oC制备了具有一定微波吸收性能的酞菁铁碳化物吸收剂。研究表明经700oC处理过后的材料更适合做为吸波材料,因此本文重点对经700oC处理后的酞菁铁碳化物的微波吸收性能进行研究。结果表明该酞菁铁碳化物的实验测试结果与微波吸收Cole-Cole半圆理论非常吻合,说明对微波起吸收作用的主要归功于介质极化弛豫损耗。随后我们将其球磨作为填料填充到双邻苯二甲腈基体中制备复合材料,使其成为具有一定的电磁吸波性能的吸波体,同时大大提高了材料的力学强度;该复合材料表现出的多频段、强吸收以及优异的力学性能展示了双邻苯二甲腈可作为高性能新型吸波材料的潜质,开辟了其有望作为新型吸波材料的道路。