【摘 要】
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环氧树脂（EP）及其改性材料在国防军工以及电子制造业扮演着极其重要的角色,实现环氧树脂的力学性能、热性能和介电性能的协同改进一直是非常关键且具有挑战性的工作。为解决这些问题,本文合成了单分散性的预成型聚酰亚胺（PI）微球和PI中空微球,并将其用于EP中,制备了兼具耐高温、高模量、低介电性能的改性环氧树脂,这对推进高性能工程塑料在改性EP中的应用具有重要意义。本文主要研究内容如下:通过反相微乳液法成
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环氧树脂（EP）及其改性材料在国防军工以及电子制造业扮演着极其重要的角色,实现环氧树脂的力学性能、热性能和介电性能的协同改进一直是非常关键且具有挑战性的工作。为解决这些问题,本文合成了单分散性的预成型聚酰亚胺（PI）微球和PI中空微球,并将其用于EP中,制备了兼具耐高温、高模量、低介电性能的改性环氧树脂,这对推进高性能工程塑料在改性EP中的应用具有重要意义。本文主要研究内容如下:通过反相微乳液法成功制备了分散性良好的PI微球,探讨了表面活性剂浓度对PI微球尺寸和粒度分布的影响,并研究了PI微球的结构、形貌和热性能。通过非等温DSC法研究了EP基体的固化动力学以及凝胶时间,确定了EP的固化工艺。制备了PI微球改性EP,系统研究了PI微球改性EP的力学性能和热性能。结果表明,PI微球不仅可以增强环氧树脂的机械强度,而且可以显著提高韧性;当填充3 wt%PI微球时,改性EP的抗张强度提高了47%,断裂韧性KIC和冲击强度分别提高了92%和200%。采用扫描电镜系统分析了改性环氧树脂的断面形貌,揭示了增强增韧机理。此外,研究还表明,PI微球的添加可以赋予EP优异的热稳定性和耐热性。通过o/w/o多重乳液法成功制备了PI中空微球,研究了PI中空微球的结构、粒度分布、玻璃化转变温度以及热稳定性。与PI实心微球相比,制备的PI中空微球具有更小的粒径和更高的耐热性。将PI中空微球添加到EP中后,制备的改性EP更加轻量化,吸水率也进一步降低,同时模量提高,刚性增强。引入1 wt%和3 wt%的PI中空微球可以显著改善EP的机械性能,拉伸强度最高可达100 MPa以上,断裂韧性KIC和临界应变能释放率GIC分别达到1.96 Mpa·m1/2和2.33 KJ/m~2。此外,PI中空微球改性EP的热稳定性显著提高,并且具有优异的介电性能,高频（105~107 Hz）介电常数为3.6~3.8,介电损耗约为0.03。
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