【摘 要】
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邻苯二甲腈树脂是以邻苯二甲腈官能团作为可交联基团,可在高温和催化剂作用下通过氰基加成形成高交联的一类热固性聚合物。该类树脂在固化过程中无小分子生成,其固化物具有优异的耐高温性、高阻燃性、耐化学性能、低吸水率以及良好的力学性能,在航空航天、机械、电子电器、船舶等领域具有巨大的应用前景。但是,由于邻苯二甲腈基团本征结构原因,其固化活性低,所需固化温度高、时间长,难以满足常规复合材料成型工艺的要求,大大
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邻苯二甲腈树脂是以邻苯二甲腈官能团作为可交联基团,可在高温和催化剂作用下通过氰基加成形成高交联的一类热固性聚合物。该类树脂在固化过程中无小分子生成,其固化物具有优异的耐高温性、高阻燃性、耐化学性能、低吸水率以及良好的力学性能,在航空航天、机械、电子电器、船舶等领域具有巨大的应用前景。但是,由于邻苯二甲腈基团本征结构原因,其固化活性低,所需固化温度高、时间长,难以满足常规复合材料成型工艺的要求,大大限制了该类树脂的工业化应用。此外,邻苯二甲腈树脂通常作为复合材料基体树脂使用,作为功能材料的研究、应用较少。本文探索了乙酰丙酮盐型固化剂对邻苯二甲腈树脂的催化作用,优选出具有良好工艺性、耐高温性能的树脂-固化剂体系。随后通过引入多种无机填料,发展了有机无机杂化的邻苯二甲腈树脂体系,进一步提升了邻苯二甲腈树脂的耐高温及防腐蚀性能,获得了具有良好操作性的邻苯二甲腈基粉体涂料。主要的研究内容如下:(1)采用三种乙酰丙酮盐型固化剂对邻苯二甲腈进行催化固化实验,对比了其固化效果及相应固化物的热性能。在三种乙酰丙酮盐型固化剂作用下,邻苯二甲腈树脂固化行为相似,固化物中均含有异吲哚啉、三嗪和酞菁结构。其中,乙酰丙酮铜(Cu(acac)2)可降低固化反应温度,其初始固化温度为234℃,具有较好的耐热性和耐热氧稳定性;而乙酰丙酮铝(Al(acac)3)固化所需的表观活化能最低,其值为69.8k J/mol,且具有较好的耐热性和耐热氧稳定性,为后续功能化应用奠定了良好基础。(2)通过熔融共混法将两种层状无机填料引入到邻苯二甲腈树脂中,考察了这两种层状无机填料对复合涂层耐高温性能和防腐蚀性能的影响。其中,氮化硼/腈基树脂(h-BN/MPN)复合材料耐热性最优,h-BN/MPN复合涂层附着力和硬度可达到实际应用标准,可耐受450℃高温。通过电化学分析可知h-BN/MPN对SS304不锈钢的保护率可达98%。(3)通过调控h-BN的含量,进一步优化了h-BN/MPN复合涂料的综合性能。当添加30 wt%的h-BN时,h-BN0.3/MPN复合材料中,可实现填料的充分搭接,此时,复合涂层附着力及硬度最大,且可以耐受450℃高温;电化学分析结果h-BN0.3/MPN对离子的阻隔性能最好,对SS304不锈钢的保护作用最强。本论文的研究工作成功获得邻苯二甲腈树脂的固化促进剂,优选出的固化剂能够有效降低固化时间,进一步对有机无机杂化的邻苯二甲腈树脂体系开展的研究发现合适的填料引入能够有效提升邻苯二甲腈树脂的耐高温性能,并对邻苯二甲腈树脂复合涂层的防腐蚀性能带来巨大影响。
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