论文部分内容阅读
高性能热固性树脂以其优良的成型工艺性和突出的物理机械性能而在众多前沿领域(如航天航空、交通运输、电子信息、新能源)扮演重要角色。但是随着现代工业的飞速发展,对高性能热固性树脂的要求也越来越多,多功能的热固性树脂才能顺应时代的潮流。与其它耐热热固性树脂一样,双马来酰亚胺(BMI)树脂的阻燃性较差、工艺性不佳,已经成为阻碍其发展的瓶颈,所以对其进行改性一直以来都是科研工作者们研究的重点。但是,现有研究往往为了改善某一方面的性能,而牺牲了树脂本身的其他优点。如何在保证自身优异特点的基础上,获得阻燃BMI树脂就成为了当今研究的重点。本文就是以此为主题展开研究。首先,我们制备了一种新型的BMI树脂,它是由4,4’-双马来酰亚胺基二苯甲烷(BDM)与硼酸烯丙基苯酯(ATPB)共聚而得,并将其与BDM/2,2’-二烯丙基双酚A(DBA)(BDM与ATPB中双马来酰亚官能团与烯丙基官能团的摩尔之比是1:0.85,简称为BD)进行对比研究。结果表明,BDM/ATPB预聚体能够溶解于丙酮中,具有良好的溶解性;其软化点为60℃,与固化反应温度相差90℃,具有宽的固化加工窗口,满足实际应用的要求。其次通过热失重分析(TGA)发现,无论在氮气还是空气气氛下,BDM/ATPB体系的热稳定性均高于BD体系。特别是,与BD相比,具有相同双马来酰亚官能团与烯丙基官能团的摩尔比的BDM/ATPB3树脂在氮气和空气下的初始分解温度分别提高了10℃和13℃,且800℃下的残炭率提高了29%和17%,反映出BDM/ATPB3树脂具有优异的热和氧稳定性。这归因于BDM/ATPB体系中存在大量具有优异高热稳定的硼氧链节的缘故。此外,与BD树脂相比,BDM/ATPB体系的热释放速率、热释放总量(THR)和峰值热释放速率(pHRR)均显著降低,其中BDM/ATPB3的pHRR和THR仅分别为BD树脂相应值的53.8%和47.0%,说明ATPB能有效提高BDM树脂的阻燃性能;特别值得指出,此时BDM/ATPB中的B元素的含量仅占1wt%,说明少量B的存在就可以起到很好的阻燃作用。另一方面,BDM/ATPB体系的冲击强度和弯曲强度分别是BD对应值的1.2-1.3倍。为了克服ATPB的存在所造成的树脂抗湿性能下降的问题,设计制备了超支化聚硅氧烷(aHSi联合ATPB改性BD树脂。研究结果表明,aHSi的存在能有效地降低BD/ATPB树脂的吸湿性,扩散系数由4.53991*10-4 mm2/s下降至3.68032*10-4 mm2/s,渗透系数由34.28663*10-6 mm2/s下降至23.28200*10-6mm2/s。