當(dāng)今,先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料憑借其質(zhì)輕、高強(qiáng)、耐高溫等優(yōu)異性能在航空航天等領(lǐng)域備受青睞。隨著材料技術(shù)的飛速發(fā)展和國(guó)防尖端領(lǐng)域的不斷拓寬,高分子材料的研究向著高性能化和多功能化發(fā)展,進(jìn)一步推動(dòng)了先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料的多樣化。酞菁聚合物是一類新型的耐高溫型樹脂體系,在這一領(lǐng)域,美國(guó)航空航天局（NASA）已有近40年的系統(tǒng)研究,國(guó)內(nèi)相關(guān)研究近幾年才開始起步,并已在樹脂分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與改性、聚合機(jī)理研究等方面取得了很多成果,但在航天領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用仍然很少。作為一種耐高溫型有機(jī)材料,酞菁樹脂基復(fù)合材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度可達(dá)400℃以上,可以作為耐高溫結(jié)構(gòu)件的理想原材料,但面對(duì)惡劣的高溫服役環(huán)境和嚴(yán)苛的可靠性評(píng)價(jià),我們?nèi)孕枰ㄟ^各種改性方法來進(jìn)一步提升酞菁樹脂基體的熱穩(wěn)定性能。同時(shí),現(xiàn)在對(duì)于酞菁樹脂的研究方法仍以理論分析和實(shí)驗(yàn)測(cè)試為主,在分子模擬方面的研究報(bào)道少之又少,而這方面的工作將對(duì)基于多尺度建模和表征的復(fù)合材料設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展具有重要價(jià)值。本文以一種自催化型酞菁樹脂——鄰苯二甲腈醚化酚醛樹脂（BPN）為研究對(duì)象,將其與一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的氣相SiO₂共混,實(shí)現(xiàn)了其熱穩(wěn)定性能的提升。當(dāng)Si... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

酞菁銅的結(jié)構(gòu)（a）和雙-（3,4-二氰基苯基）醚的結(jié)構(gòu)（b）

第1章緒論3入發(fā)展。（a）（b）圖1-1酞菁銅的結(jié)構(gòu)（a）和雙-（3,4-二氰基苯基）醚的結(jié)構(gòu)（b）下面，本節(jié)將從酞菁樹脂的結(jié)構(gòu)與性能、固化機(jī)理、自催化酞菁樹脂的發(fā)展等方面進(jìn)行介紹。1.2.1酞菁樹脂的結(jié)構(gòu)與性能如前文所述，科研人員所研究的酞菁樹脂單體結(jié)構(gòu)多為雙鄰苯二甲腈（Bisphthalonitrile），其結(jié)構(gòu)通式如圖1-2。此類樹脂單體的典型特征為：分子整體上為線性結(jié)構(gòu)，以一對(duì)氰基基團(tuán)為端基，在固化過程中，大量氰基會(huì)聚合形成各種耐熱性優(yōu)異的芳雜環(huán)結(jié)構(gòu)，這也是酞菁固化物具有出類拔萃的熱穩(wěn)定性的本質(zhì)原因；醚鍵的引入，一方面可以提高單體的一般耐化學(xué)性，另一方面可以提高單體的柔性，改善端基的反應(yīng)活性；通過分子設(shè)計(jì)在兩端基間引入不同的鏈結(jié)構(gòu)-R-，從而可以對(duì)單體的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、固化行為等各種物化性能進(jìn)行調(diào)控。圖1-2酞菁單體的結(jié)構(gòu)通式20世紀(jì)80年代，Ke1ler團(tuán)隊(duì)通過分子設(shè)計(jì)合成了多種酞菁單體，并系統(tǒng)

?髦?哪腿刃院?耐熱氧化性進(jìn)行了表征,其5%熱失重溫度高于510℃。1.2.2酞菁樹脂的固化機(jī)理我們已經(jīng)知道，酞菁單體很難自己發(fā)生聚合反應(yīng)，往往需要在過渡金屬（鹽）、芳香胺或酚等固化劑的參與下才能加快聚合進(jìn)程。酞菁聚合物的固化成型主要依靠腈基在催化劑作用下的聚合成環(huán)。但由于腈基官能團(tuán)的熱穩(wěn)定性較高，研究報(bào)道指出，在無催化劑或固化劑存在的情況下，酞菁樹脂的熱聚合速率非常緩慢，即使在高溫環(huán)境下數(shù)天，也沒有出現(xiàn)任何凝膠現(xiàn)象。近些年來，對(duì)酞菁樹脂的催化體系的研究也是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。目前常見的固化劑如圖1-3。圖1-3酞菁樹脂的常見催化劑由于鄰苯二甲腈樹脂的發(fā)展源自于金屬酞菁環(huán)的存在使其表現(xiàn)出優(yōu)異的熱性能，因此過渡金屬及金屬鹽首先被用作腈基樹脂體系的催化劑，并指出此類固化劑的催化機(jī)理是為酞菁環(huán)的形成提供必需的電子。因此，金屬粒子做固化劑時(shí)鄰苯二甲腈聚合物主要是由以酞菁環(huán)為主的芳雜環(huán)組成[37]。Woehrle和同事系統(tǒng)地研究了過渡金屬（鹽）對(duì)酞菁樹脂的固化機(jī)理[38]。Lintsead在胺催化下的鄰苯二甲腈樹脂聚合反應(yīng)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)上做了大量的研究工作，他發(fā)現(xiàn)在固化產(chǎn)物中存在氨基異吲哚啉結(jié)構(gòu)[39]。因此他推斷出結(jié)論，異吲哚啉連結(jié)的雜環(huán)結(jié)構(gòu)是聚合反應(yīng)產(chǎn)物的主要結(jié)構(gòu)[12]，并且提出了如圖1-4所示的聚合的歷程。但在Burchill等人在詳細(xì)的研究有機(jī)酸胺鹽以及胺催化鄰苯二甲腈單體聚合反應(yīng)所得的固化產(chǎn)物時(shí)，發(fā)現(xiàn)在其中含有很少量的酞菁環(huán)結(jié)構(gòu)和游離性的三嗪環(huán)結(jié)構(gòu)，大部分成分為一種黃褐色的玻璃狀產(chǎn)物，他們分析認(rèn)為這應(yīng)該是某種低聚物的混合物，并給出了這種低聚物即為低聚三嗪環(huán)的判斷。通過結(jié)構(gòu)表征，他們認(rèn)為三嗪環(huán)聚合物才是其固化反應(yīng)的主要產(chǎn)物[18]，并提出了如圖1-5的反應(yīng)歷程。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]不同預(yù)聚程度雙鄰苯二甲腈樹脂的制備及其對(duì)復(fù)合材料性能的影響[D]. 顏亮.電子科技大學(xué) 2019
[2]含芳基均三嗪環(huán)耐高溫膠粘劑研究[D]. 董南南.大連理工大學(xué) 2012
[3]雙鄰苯二甲腈的固化反應(yīng)過程及其復(fù)合材料的制備研究[D]. 杜榮華.電子科技大學(xué) 2010
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本文編號(hào)：3527013