先進復材基體樹脂增韌5
近,復旦大學高分子科學系聚合物分子工程教育部重點實驗室,本文深入研究了聚醚酰亞胺改性熱固性樹脂相結構以及對力學性能的影響。通過對聚合反應誘導相分離規律的研究和應用,研究固化反應和相分離速度的各種影響因素。對于不同的熱固性樹脂采用不同的配方和固化工藝,通過改變化學結構、分子量、用量以及固化溫度等因素控制分相條件和體系相結構,成功制備高強度、耐熱性能優良的、能適用于航空航天工業的高性能基體樹脂。
具有絲狀分散相結構的PIP(0.69)改性體系的拉伸強度和拉伸模量比純的聚氰酸酯樹脂還低。雖然PIP(0.69)的分子量高于PIP(0.31),但是前者對氰酸酯樹脂力學性能的提高幅度卻小于后者。這主要是由于兩種改性體系的相結構不同造成的(見圖6)。將相結構與力學性能聯系起來,不難發現雙連續相結構的改性體系的拉伸強度和模量高,絲狀分散相結構的改性體系的拉伸強度和模量低。

4、固化溫度對改性體系的影響
以PEI改性雙酚A型氰酸酯樹脂為例,研究了固化溫度對改性體系相結構的影響,結果表明,改性體系的相結構隨固化溫度的不同而不同,圖7為PIP質量分數為17.5%的改性體系分別在120℃、150℃和180℃等溫固化6h后的相結構。如在120℃固化6h后,改性體系呈相反轉結構。其中PIP富集相為連續相,氰酸酯富集相粒子分散在其中。將固化溫度增加到150℃和180℃,改性體系為雙連續相結構。

這種變化可根據相結構的演化過程來解釋。對于熱塑性/固性共混物的Spinodal相分離而言,在相分離初期熱固性富集相粒子從共混物中析出、呈現相反轉結構,隨后熱固性富集相粒子逐漸長大并開始合并,同時熱塑性連續相受熱固性富集相彈性應力的影響,被擠壓拉伸變形,此時為雙連續相結構。如果熱固性連續相繼續長大,對熱塑性連續相施加彈性應力,如果這種彈性應力足夠大,會造成熱塑性連續相網絡斷裂,后形成熱塑性富集相分散在熱固性連續相中的相結構。
PIP質量分數為17.5%的改性體系在120℃固化時,較低的固化速度導致相分離速度十分緩慢,當改性體系的玻璃化溫度接近固化溫度時,由于玻璃化作用(vitrification),改性體系的相結構將較早被凍結,從而呈現相反轉結構。如果繼續升高固化溫度,改性體系的相結構將會繼續演化。固化溫度150℃和180℃時,固化速度和相分離速度都得到提高,但是后者提高的幅度要高于前者,在改性體系玻璃化之前,相結構可從相反轉結構繼續演化到雙連續相結構??偟膩碚f,隨著固化溫度的增加,相尺寸和相間距逐漸增加。
四、結論










































