聚苯腈_氧化铝复合材料制备与性能研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文聚苯腈/氧化铝复合材料制备与性能研究论文作者：单书燕学生类别：全日制学科门类：理学学科专业：高分子化学与物理指导教师：张庆新职称：教授资助基金项目：国家自然科学基金（No.51573037）河北省自然科学基金（E2014202033）长江团队和创新发展计划（IRT13060）DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofChemistryandPhysicsofPolymersPREPARAT

2、IONANDPROPERTIESOFPOLYPHTHALONITRILEANDALUMINACOMPOSITESbyShanShuyanSupervisor:Prof.ZhangQingxinMay2016ThisworksupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina.(No.51573037),ChangjiangScholarsandInnovativeResearchTeaminUniversity(IRT13060)andNaturalScienceFoundationofH

3、ebeiProvince(No.E2014202033)摘要聚苯腈树脂即聚邻苯二甲腈树脂的简称，是以邻苯二甲腈为反应单体，在过渡金属盐或胺类催化条件下，腈基三键打开发生加成聚合反应，形成的一种新型的高性能耐高温热固性树脂。聚苯腈树脂具备良好的加工性能，优异的热氧稳定性，具有很高的储能模量，较高的玻璃化转变温度（Tg>350℃），防潮性，机械性能及卓越的阻燃性能。非常有希望作为结构材料、胶黏剂、涂料应用在航空航天、电子封装、船舶工业、机械、化学工业等领域。但是，由于苯腈单体的熔点比较高，导致聚苯腈加工困难，另外，聚苯腈树脂是由刚性较大的苯

4、环结构交联而成，具有很大的脆性。这些缺点严重限制了聚苯腈的广泛应用。近些年，国内外研究者主要致力于提高聚苯腈树脂的加工性能和改善聚苯腈树脂的韧性。氧化铝具备卓越的热及热氧稳定性，价廉，高热导性(30~40W/mk)，低热膨胀系数等优势。因此氧化铝是作为提高聚苯腈树脂韧性而又不以牺牲聚苯腈树脂的耐高温性为代价的良好填料。本课题的主要研究工作总结如下：（1）纳米氧化铝的表面修饰及表征通过化学接枝的方法，在纳米氧化铝表面引入含有腈基的苯腈单体，目的是提高纳米氧化铝的分散性改善其与苯腈树脂基体的界面结合强度。性能测试显示，纳米氧化铝表面成功修饰

5、腈基。（2）制备聚苯腈树脂/纳米氧化铝复合材料纳米氧化铝表面接枝的苯腈单体有利于纳米粒子在聚苯腈基体中的分散，同时在固化剂存在条件下，可与苯腈基体中的腈基发生化学键接，从而提高其界面性能。性能测试表明，添加腈基化的纳米氧化铝后对聚苯腈各项性能提高的都比未改性的纳米氧化铝程度大，尤其是韧性也得到了比较明显的改善。（3）制备聚苯腈树脂/微米氧化铝复合材料为了探究氧化铝对聚苯腈树脂增韧的效果与粒径的关系。本课题制备了聚苯腈树脂/微米氧化铝复合材料。性能测试，添加微米氧化铝后，对聚苯腈树脂的增韧效果并不明显。关键词：聚邻苯二甲腈树脂；氧化铝；复

6、合材料；韧性；弯曲性能；热机械性能IABSTRACTPolyphthalonitrilereisnisakindofnovelthermosetingresinwithhightemperatureresistanceandhighperformance.Phthalonitrilemonomercanbeinitiatedwithmanytypesofcuringadditivessuchastransitionmetalsororganicamines,andadditionpolymerizationoccurredduringr

7、eactionthroughnitrilegroups.Withexcellentprocessability,thermaloxidativestability,thermalstablity,highstoragemodulus(E’>3GPa),highglasstransitiontemperature,moistureresistance,mechanicalpropertiesandgoodflameresistance,theresincouldbeusedasstructuralmaterials,adhesiveand

8、coatingforapplicationsinaerospace,electronicpacking,submarine,mechanicindustriesandchemicalindustries.H