新型聚酰亚胺树脂基复合材料的制备及性能研究

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1、武汉理工大学博士学位论文摘要热固性聚酰亚胺(P0是一类性能优异的先进复合材料树脂基体，纤维增强聚酰亚胺复合材料由于在强度、模量、热稳定性、电性能等方面的突出优点，而逐渐成为航空航天领域不可替代的材料。随着航空航天技术的发展，飞行速度和机动、突防功能的不断提高，对这类材料提出了更多、更高的要求。为了满足航空航天领域高速飞行对高温结构轻量化、功能一体化的需求，本着将聚酰亚胺功能化和实用化的指导思想，本论文采用分子设计方法，提出了在分子结构中同时引入溴元素的和醚键结构的新思路，合成了新型溴化含醚结构的BMI型聚酰亚胺树脂体系

2、(BPI)，并以其作为技术平台，开展了有关耐高温结构及透波复合材料的研究，主要的内容和结论如下：1、采用一步法合成了系列BPI树脂，并详细探讨了合成工艺对树脂合成的影响。利用红外、核磁、GC．MS、GPC等方法对BPI树脂体系进行了表征和分析，采用DMA和TGA手段评价了BPI树脂的热性能。结果表明，采用的合成工艺可以制得不同分子量、熟性能优异的BPI树脂。2、采用流变、DSC等手段，利用Arrhenius、Kissinger等模型的分析方法，建立了BPI树脂固化反应动力学方程：da／dt=3．617x107exp(．

3、11202／T)(1-a)o‘吼3；获得了BPI树脂流变模型：rlt=5．05x10～exp[(4086．9／T)+exp(13．68-7904．96／T)t]；确定了BPI树脂固化工艺：190℃／lh+240"--260"C／lh+270"--290℃／2h。3、研究了碳纤维／BPI结构复合材料的耐热性、力学性能以及热物理性能。结果表明：T-300／BPI复合材料经后处理后Tg高达425"C，并在室温下具有良好的基本力学性能，其短梁剪切与纵向弯曲的强度分别为103MPa与1590Ⅷa；在300℃下，短梁剪切与纵向弯曲

4、的强度保持率分别为53．7％与69．7％，同时，弯曲模量保持率更是高达95％，表明T300／BPI复合材料具有优良的耐高温力学性能，可在30012下作为高温结构复合材料使用；4、研究了石英布／BPI透波复合材料(Qz／BPI)的耐热性、力学性能以及介电性能。Qz／BPI复合材料室温下具有良好的基本力学性能，压缩强度与弯曲强度在250℃下分别为221MPa与401MPa，保持率分别为670／0与80％；而在300。C下，弯曲强度保持率更是高达66％，表明Qz／BPI复合材料具有优良的耐高温力学性能；Qz／BPI复合材料室

5、温下具有良好的电绝缘性能和介电性能，其表面武汉理工大学博士学位论文电阻率和体积电阻率分别在7．2～8．3x10．14Q和．8．1"-'9．1x1015flcm之间；材料的介电常数￡为3．54"--3．55，介电损耗Tan6为8x10‘3；Qz／BPI．30在9．8GHz、室温,--350℃下的介电常数基本保持稳定，介电损耗在300℃内基本保持不变，可望在300℃下作为高温透波复合材料使用；5、为了进一步改善BPI树脂的加工性能，通过分子设计，合成了一种适用于电子束固化(EB)成型工艺的新型聚酰亚胺树脂(EBBPI)，研

6、究了活性稀释剂、辐敏交联剂、辐照剂量等对树脂热性能的影响，结果表明：EBBPI可实现电子束固化，固化树脂的Tg为243℃，具有一定使用价值。关键词：聚酰亚胺树脂复合材料电子束Ⅱ武汉理工大学博士学位论文AbstractThermosettingpolyimideffq)compositeshavebeenplayingaveryimportantroleinaerospaceandaviationindustryduetotheiroutstandingcombinationproperties，such舔excelle

7、ntmechanicalproperties，thermalstabilitiesandelectronicpropertiesatelevatedtemperature．However,thereisstillaneedtodeveloptheintegrationabilitythatwouldmeetthethermallightweightandmultifunctionrequirements．ThemaingoalofthisworkwastodevelopthermalstabilityofPIcompo

8、sitethatwouldcontributetoreducingtheoverallweightofavehiclebyeliminatingor．reducingthethermalprotectionrequiredtoprotecttheinternalstructuralelementsofthevehicle．Them