改性硅炔树脂及其复合材料性能研究

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近年来,有机无机杂化耐高温聚合物吸引了众多学者的探索研究。其中,分子主链含有炔基的有机硅聚合物由于固化后形成交联网络结构,而具备优异的耐热性能。此外,固化后的树脂经高温热解后形成SiC等陶瓷材料,可作为陶瓷前驱体、陶瓷基复合材料等,因此,在航空航天、电子、信息等领域应用前景广泛。本课题合成了一种新型硅芳炔树脂并对其进行改性,制备了以这两种树脂为基体的玻璃纤维复合材料,以满足航天航空领域对耐高温材料的需求。  本文采用溴乙烷、间二乙炔基苯(DEB)以及甲基氢二氯硅烷等原料,通过格氏试剂法制备了聚(甲基氢-间二乙炔基苯硅烷)树脂(简称ASP树脂),采用氨基稀释剂(简称GX),对ASP树脂进行物理混合改性,制备得到ASPGX树脂。利用FT-IR、1H-NMR、13C-NMR手段对ASP树脂进行分子结构的表征,同时对树脂的储存稳定性、热分解动力学、耐热性能以及流变性能等进行了研究。结果表明:在氮气气氛下,ASP树脂Td5(质量损失5%的温度)为561℃,1000℃下的质量保留率为80.6%,ASPGX树脂的Td5为663℃,1000℃质量保留率为90.1%,改性后的树脂耐热性能有了明显提高。  课题分别以ASP和ASPGX作为树脂基体,制备相应的玻璃纤维增强复合材料,并对复合材料的制备工艺、耐热性能、力学性能和耐湿热性能进行了研究。结果表明:ASP和ASPGX复合材料常温下弯曲强度分别达到175 MPa和410 MPa,改性后的复合材料弯曲强度得到极大的提高;ASPGX复合材料在500℃和600℃热氧化处理16 min后弯曲强度保留率高达96.9%和78.3%,耐热性能优异;ASPGX复合材料80℃下的饱和吸水率为1.22%。
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