先進復材基體樹脂增韌3

    通過4種聚醚酰亞胺(PEI)PID、PIM、PIP和PIB改性的3種熱固性樹脂(環氧、氰酸酯以及雙馬來酰亞胺樹脂),其控制相結構是增韌基體樹脂的關鍵因素,這對基體樹脂增韌的研究有指導意義。對不同的熱固性樹脂體系需采用不同的結構、配方和固化工藝。PIP改性環氧體系呈現的雙連續相結構,PEI改性雙馬來酰亞胺體系。對基體樹脂進行增韌改性是提高復合材料的性能的關鍵措施之一。

    2、聚醚酰亞胺用量的影響
    聚醚酰亞胺用量不僅對改性體系相結構有影響,且對其力學性能有顯著影響。以PIM聚醚酰亞胺改性雙馬來酰亞胺BMI/DBA為例,(BMI是4,4’-雙馬來酰亞胺基二苯甲烷,DBA是0,0’-二烯丙基雙酚A),討論聚醚酰亞胺用量對PIM/BMI改性體系相結構的影響和對改性材料力學性能的影響。如表1所示,加入5%PIM后,改性體系的斷裂能較純雙馬樹脂有所升高。加入10%及15%PIM的改性體系斷裂能有顯著的增大。在PIM 15%改性體系,斷裂能增大了2倍多。而改性材料彎曲模量略有下降。
                    表1 不同PIM含量的改性雙馬來酰亞胺共混物185℃下固化4h的力學性能及斷裂強度

ω(PIM)%

E/GPa

KIC/(Mpa?m1/2)

GIC/(J?m-2)

0

3.94

0.0970

210.0

5

3.79

1.039

280.5

10

3.63

0.260

386.8

15

3.57

1.638

667.5

20

3.55

1.560

602.0

    可見聚醚酰亞胺用量的增大有利于材料韌性的升高。改性雙馬樹脂體系的相結構隨聚醚酰亞胺用量而變化,如圖3所示。5%時所得為PIM分散粒子相結構,10%時形成雙連續相結構,15%以上導致相反轉,聚醚酰亞胺作為連續相和力學強度支撐相,有利于力學性能的大幅度提高,使斷裂韌性得以提高。Hourston曾報道過在PEI(Uhem 1000)增韌環氧的體系中,PEI用量大于15%后,改性樹脂均形成了相反轉結構;且隨著PEI用量增加,反轉相粒子逐漸變小。但斷裂韌性沒有進一步提高。在雙馬體系中我們的結果和Hourston的是一致的。