【摘 要】
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碳纤维/聚三唑树脂(CF/PTA)复合材料是华东理工大学原创的新型低温固化耐高温复合材料.为改善CF/PTA复合材料的界面黏接性能,针对碳纤维、上浆剂和树脂的化学结构特点,根据界面化学键合原理设计开发了分别含异氰酸酯基、叠氮基和氮丙啶基的3种偶联剂,考察了这3种新型偶联剂在CF/PTA复合材料体系中的作用效果.X-射线光电子能谱、扫描电镜、原子力显微镜、傅里叶红外分析等测试证明所研制的偶联剂与复合材料体系中的组分发生了化学键合,在纤维与树脂间形成了有效的化学桥接,明显提高了CF/PTA复合材料的界面黏接强
【机 构】
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华东理工大学材料科学与工程学院, 特种功能高分子材料及其相关技术教育部重点实验室, 上海 200237
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碳纤维/聚三唑树脂(CF/PTA)复合材料是华东理工大学原创的新型低温固化耐高温复合材料.为改善CF/PTA复合材料的界面黏接性能,针对碳纤维、上浆剂和树脂的化学结构特点,根据界面化学键合原理设计开发了分别含异氰酸酯基、叠氮基和氮丙啶基的3种偶联剂,考察了这3种新型偶联剂在CF/PTA复合材料体系中的作用效果.X-射线光电子能谱、扫描电镜、原子力显微镜、傅里叶红外分析等测试证明所研制的偶联剂与复合材料体系中的组分发生了化学键合,在纤维与树脂间形成了有效的化学桥接,明显提高了CF/PTA复合材料的界面黏接强度.偶联剂添加质量分数仅2％就可以使CF/PTA复合材料的层间剪切强度显著提高:其中,异氰酸酯偶联剂(A1)可使碳纤维增强的复合材料的层间剪切强度提高近70％,工艺处理最简单;叠氮偶联剂(A2)可使层间剪切强度提高89％,但需加热处理添加了A2的碳纤维;氮丙啶偶联剂(A3)可使层间剪切强度提高86％,但需浓硝酸预处理碳纤维.
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以2-氨基-4-溴苯酚、4-氰基苯甲醛、对溴苯甲醛和(三甲基硅烷基)乙炔为原料,采用偶联法成功合成了2种新型的热固性苯并噁唑树脂—苯并噁唑芳炔腈树脂(PBON)以及苯并噁唑芳炔树脂(PBOA).采用差示扫描量热(DSC)、宽频介电和热重分析(TGA)分别研究了PBON和PBOA的热固化过程、介电性能和固化物的耐热性,并研究了PBON和PBOA的溶解性.研究表明,树脂单体在常规溶剂中的溶解性良好,可采用四氢呋喃进行溶解和加工.PBON固化物质量损失5％的热分解温度(Td5)为596℃,900℃残碳率为69.
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