本文關(guān)鍵詞：連續(xù)纖維增強(qiáng)可交聯(lián)聚芳醚酮復(fù)合材料的制備及性能研究

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【摘要】：樹脂基復(fù)合材料按樹脂基體分類,可分為熱固性樹脂基復(fù)合材料和熱塑性樹脂基復(fù)合材料。目前,用于制備樹脂基復(fù)合材料的樹脂基體大部分都是熱固性樹脂,因其良好的可加工性和高溫條件下穩(wěn)定的機(jī)械性能,傳統(tǒng)的熱固性樹脂基復(fù)合材料已經(jīng)在航空航天、導(dǎo)彈、武器裝備等領(lǐng)域獲得較好的應(yīng)用,但熱固性樹脂基復(fù)合材料由于韌性不好,損傷容限較低,國內(nèi)外的研究工作者都在投入較大的力量對傳統(tǒng)的熱固性樹脂基體進(jìn)行增韌改性或研究新型樹脂,但取得的效果并不理想。而以熱塑性樹脂為基體的樹脂基復(fù)合材料,因樹脂基體自身良好的韌性,材料的損傷容限和韌性都較高,完美克服了傳統(tǒng)熱固性樹脂基復(fù)合材料韌性不足、損傷容限較低的缺點(diǎn)。然而,熱塑性樹脂基復(fù)合材料也有其不足,在常溫情況下復(fù)合材料的性能非常優(yōu)異,但高溫時(shí)樹脂及其復(fù)合材料的機(jī)械性能大幅度降低,并且高性能熱塑性樹脂較高熔體粘度及抗溶劑性,導(dǎo)致其可加工性較差,使其應(yīng)用受到限制。聚醚醚酮(PEEK)作為一種半結(jié)晶性高性能熱塑性樹脂的代表,因其優(yōu)秀的綜合性能使其成為航空航天、電子電器、軍工、核能、石油、化工、等領(lǐng)域的理想材料。聚醚醚酮作為復(fù)合材料的樹脂基體,能使復(fù)合材料具備良好的韌性、耐輻照、耐腐蝕和耐高溫性能,在航空、航天等高科技領(lǐng)域顯示出非常廣闊的應(yīng)用前景。但由于聚醚醚酮較高的熔融粘度以及抗溶劑性,導(dǎo)致PEEK的可加工性較差,制備連續(xù)碳纖維增強(qiáng)PEEK復(fù)合材料十分困難,限制其應(yīng)用領(lǐng)域。因此,本論文從分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度出發(fā),對PEEK基體進(jìn)行化學(xué)改性,將苯乙炔基團(tuán)引入PEEK分子中,并調(diào)整苯乙炔基含量制備了一系列側(cè)基可自交聯(lián)聚芳醚酮聚合物。大體積苯乙炔側(cè)基的引入有效提高了聚合物的溶解性,未交聯(lián)的聚合物可溶解于三氯甲烷(CHCl3),二甲基甲酰胺(DMF),二甲基乙酰胺(DMAc)等極性溶劑中。在交聯(lián)反應(yīng)過程中,沒有小分子放出,交聯(lián)反應(yīng)后聚合物的熱性能、抗溶劑性及力學(xué)性能顯著提高。制得的聚合物具有熱固性聚合物的可加工性和熱機(jī)械性能,同時(shí)兼具聚醚醚酮樹脂的韌性、抗輻照性、耐腐蝕性和良好的機(jī)械性能等。我們選取30%PEP-PEEK作為連續(xù)碳纖維復(fù)合材料的基體樹脂,以溶液法制備復(fù)合材料預(yù)浸帶,通過層壓成型制備得到復(fù)合材料。研究工作對復(fù)合材料成型過程中的壓溫度,恒溫時(shí)間,成型壓力,纖維含量進(jìn)行了優(yōu)化,最終成功制備了力學(xué)性能優(yōu)異的連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚芳醚酮復(fù)合材料,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度可達(dá)1600MPa,彎曲強(qiáng)度可達(dá)1610MPa。對經(jīng)過優(yōu)化成型后的復(fù)合材料的相關(guān)性能進(jìn)行了系統(tǒng)評價(jià),特別是對復(fù)合材料的耐輻照性能進(jìn)行了深入的討論。研究結(jié)果表明我們制備的側(cè)鏈含苯乙炔基可交聯(lián)聚芳醚酮復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能,熱穩(wěn)定性。同時(shí),材料的耐輻照性能也十分優(yōu)異,在經(jīng)過總劑量1.05×109 rad,劑量率100 rad/s的輻照測試后彎曲性能僅有小幅下降。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB332

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本文編號：1211467