倍半硅氧烷的合成及其对cfpaa界面性能的影响

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1、哈尔滨工业大学硕士学位论文倍半硅氧烷的合成及其对CF/PAA界面性能的影响姓名：王天玉申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：黄玉东20050601鉴兰堡三些奎兰三兰翟圭兰簦兰兰摘要碳纤维／聚芳基乙炔(CF／PAA)复合材料是未来多功能弹头端头前体的首选材料。PAA树脂具有高成碳率、低孔隙率的优点，使其耐烧蚀性能远远优于目前采用的酚醛树脂，但PAA树脂属于非极性结构化合物，存在着与特种纤维浸润性差及基体固化后呈现脆性的缺点，界面粘接状况难以达到预期要求，在导弹再入大气层过程中，因界面较弱易成片剥落，影响到战略导弹精确制导能力。因此必须对cF／pAA复合材料界面进

2、行改性研究，实现纤维和树脂间的良好粘接，从而有效发挥PAA树脂的耐烧蚀性能。笼型六面体低聚倍半硅氧烷(polyhedraloHgomericsilsesquioxane，POSS)是分子水平上的有机／无机杂化材料，其具有机官能囝只有可设计性。本论文根据PAA单体及其预聚物的结构特点，设计了四种含不同官能团的不同结构的新型有机／无机杂化笼型六面体结构的低聚倍半硅氧烷(POSS)涂层：OctaVinyl—POSS，OctaMethyl—POSS，Methacryllsobutyt—POSS，TriSilanolPhenyl．POSS。s01．gel法合成了分别含有Oc

3、taVinyl，POSS、OctaMethyl—POSS结构的倍半硅氧烷(sso)：VMS—SS0、MES—SS0。正交试验确定了合成SS0工艺条件。FT-IR、NMR(1H、”C、“Si)N1UV-MALDI—TOF—MS对VMs．SS0的结构进行了表征，表明SSO中含梯形、半笼型和笼型(POSS)等多种结构。DSC．TG测试表明SSO均具有良好的耐热性。通过F％IR、DSC研究了含活性官能团的SS0和PAA树脂的反应性。通过CF／PAA复台材料的ILSS和IFSS测试研究了单一SSO涂层处理CF对复合材料界面性能的影响：结果表明：单一SSO泞层处堙使得在纤维和

4、树脂问出现一过渡层来改善复合材料的界面性能。合适的涂层浓度对复合材料界面性能影响显著；相同浓度下，不同官能团的不同结构的SSO涂层改性效果不同，含活性官能团的SSO涂层对CF／PAA界面的改性效果好于含非活性官能团的SSO涂层，笼型六面体结构的POSS对CF，PAA界面的改性效果好于含多种结构的SSO涂层。CF胀A复合材料的剪切断口SEM形貌直观地说明这一改性效果的差别。热氧老化试验表明改性后的复合材料热氧稳定性得到改善，适合高温条件下使用。采用力调制模式下的AFM观察了CF／PAA复合材料横截面的形貌并对纤维、界面和树脂的相对硬度进行了表征，笼型六面体结构的PO

5、SS涂层硬度大于复杂结构的Ss0涂层。哈尔滨工业大学工学硕士学位论文经等离子活化CF后SSO涂层处理来实现纤维和树脂之间的良好粘接。复合材料的ILSS表明，等离子活化后含有活性官能团的SSO涂层改性的效果好于含非活性官能团的SSO涂层。改性后的CF表面的SEM和AFM形貌及CF／PAA复合材料的剪切断口SEM形貌直观的说明了纤维和涂层间的化学键结合。对照等离子活化后VMS—SSO涂层处理纤维的表面XPS测试结果，对改性机理进行了探讨：等离子活化后纤维表面的自由基引发了SS0涂层的反应。关键词倍半硅氧烷：碳纤维／聚芳基乙炔；界面力学性能；涂层：冷等离子体!宝：：鎏苫

6、些奎兰三兰堡老耋笺耋三AbstractCarbon舶re／p01yarylacetylene(CF／PAA)compositewillbethefirstchoicefortheendof也emultifunctionalmissileinfuturePAAhasadvantageirlablativeresistanceoverstate--oGthe·-artphenolicresinsystemsbecauseofitshighercharyieldandlowerporosity．ButP从belongstonon。polarstructuralcompo

7、und．thedisadvantagesofP从arethatithaspoorwetzabilityanditappearsbridleaftercuring，Alsotheconditionofthecementationoftheinterfacecanhardlycometo幼idealprospectiveaiming。especiallyintheprocessoflaunchingthemissileintotheaerosphere，thematerialsareablatedandstroketobef!出：doffbocauseof也e注WCa

8、kintc