先進復材基體樹脂增韌4
復合材料由于質量輕且具有比一般金屬材料高的比強度、比模量,廣泛地用于飛行器及結構件;盡管金屬基、陶瓷基復合材料近年來有很大進展,然而實用的復合材料中樹脂基體仍然占絕對優勢。熱固性樹脂通常用作復合材料基體樹脂,其中包括環氧樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂、酚醛樹脂等類型,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。初使用橡膠共混改性,近年來發展了用耐熱性高、力學性能良好的熱塑性工程塑料如聚酰醚砜、聚碳酸酯、聚醚醚酮和聚酰亞胺來增韌熱固性樹脂。
3、聚醚酰亞胺分子質量的影響
(1)聚醚酰亞胺分子質量對其改性雙酚A環氧體系性能的影響
聚醚酰亞胺分子質量對改性體系相結構有重要影響。20%不同數均分子質量PIP增韌DGEBA(Epon-828)的力學性能和斷裂能數據如表2所示。表2 以20%不同端官能團BisADA/Bisp改性的環氧等共混物的斷裂性能
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System |
KIC/(Mpa?m1/2) |
E/GPa |
GIC/(J?m-2) |
相態 |
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Epoxy/DDS(Mn×10-4) |
0.63 |
2.5 |
159 |
/ |
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Phenyl-2.0 |
1.38 |
2.6 |
732 |
反轉 |
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Amino-1.8 |
1.28 |
2.7 |
603 |
反轉 |
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Phenyl-1.5 |
1.20 |
2.6 |
555 |
連續 |
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Amino-0.8 |
0.71 |
2.6 |
192 |
連續 |

圖4 20%PIP改性Epon-828(150℃固化2h。200℃后固化7h)斷裂表面SEM照片
低分子質量胺端基PIP(8000)改性DGEBA獲得海島兩相結構(圖4c),幾乎沒有增韌效果,而苯端基PIP(15000)卻呈現雙連續相結構(圖4d),具有好的增韌效果。


(2)聚醚酰亞胺分子質量對其改性的雙酚A氰酸酯樹脂體系的性能影響
以PIP改性雙酚A型氰酸酯樹脂為例,通過改性體系薄膜的拉伸力學性能的測量,可以比較不同分子質量PIP改性體系相結構對其力學性能的影響。圖5為兩種分子質量PIP改性體系的拉伸強度、拉伸模量和斷裂伸長率的比較。由圖可知:與純的氰酸酯樹脂相比,PIP(0.31)改性體系的拉伸力學性能高可提高33%,但PIP(0.69)改性體系的拉伸力學性能幾乎沒有變化。










































