本文關(guān)鍵詞：阻燃高性能熱固性樹(shù)脂及其玻璃纖維布增強(qiáng)復(fù)合材料的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：雙馬來(lái)酰亞胺(BMI)和氰酸酯(CE)樹(shù)脂是高性能熱固性樹(shù)脂的典型代表,它們固化后的產(chǎn)物具有優(yōu)異的綜合性能(包括突出的抗熱氧化性和耐熱性、優(yōu)異的力學(xué)性能、良好的耐濕熱及優(yōu)異的介電性能等特點(diǎn)),因而在航空航天、電子信息、電氣絕緣等高端領(lǐng)域占有重要地位。然而,與普通熱固性樹(shù)脂一樣,它們的固化物同樣存在阻燃性差的缺點(diǎn),對(duì)于覆銅板(Copper Clad Laminate,簡(jiǎn)稱CCL)應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)說(shuō),其阻燃性問(wèn)題已經(jīng)成為制約其應(yīng)用的“瓶頸”。然而,現(xiàn)有改性方法雖然有效地提高了BMI和CE樹(shù)脂的阻燃性,但往往犧牲它們?cè)械囊恍﹥?yōu)異性能,不能滿足快速發(fā)展的現(xiàn)代電子工業(yè)對(duì)它們的更多更高的性能要求。因此,如何在保持BMI和CE樹(shù)脂原有突出性能的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)它們的無(wú)鹵阻燃改性是當(dāng)今高分子材料領(lǐng)域的重要研究課題。本文即圍繞無(wú)鹵阻燃高性能熱固性樹(shù)脂及其玻璃纖維布(Electrical insulating glass fabrics,GF)復(fù)合材料的研究這個(gè)主題而展開(kāi),系統(tǒng)研究樹(shù)脂及其GF復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系。首先,采用9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(DOPO)引入烯丙基雙酚A改性雙馬來(lái)酰亞胺(BD)樹(shù)脂中,制備了一系列不同磷含量的BDP樹(shù)脂,探討了DOPO對(duì)BDP樹(shù)脂固化反應(yīng)性、固化物及其GF復(fù)合材料綜合性能的影響。研究結(jié)果表明,BDP樹(shù)脂及其GF復(fù)合材料的性能與DOPO的含量密切相關(guān),究其本質(zhì)是因?yàn)镈OPO的含量對(duì)樹(shù)脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)和聚集狀態(tài)有顯著影響。與BD樹(shù)脂及其GF復(fù)合材料相比,具有合適DOPO含量的BDP樹(shù)脂及其GF復(fù)合材料的力學(xué)性能、阻燃以及介電等性能顯著提高。第二,將[(6-氧化-6H-二苯并[c,e][1,2]氧磷-6-yl)-甲基]-丁二酸(DDP)引入BD樹(shù)脂,并制備了其GF復(fù)合材料。研究結(jié)果表明,DDP在BDDP體系中可催化BDM的自聚反應(yīng),增加了BDM的自聚物,故DDP的引入并沒(méi)有降低樹(shù)脂及其復(fù)合材料的耐熱性Tg。其次,BDDP樹(shù)脂可溶于低沸點(diǎn)的溶劑(如丙酮)中,解決了BDP樹(shù)脂只能溶解于高沸點(diǎn)溶劑中的瓶頸。此外,DDP的存在使得樹(shù)脂與GF具有良好的界面作用力,從而賦予了GF/BDDP復(fù)合材料更高的彎曲強(qiáng)度和沖擊性能以及更低的介電損耗。與此同時(shí),DDP還能夠顯著地提高BDDP樹(shù)脂的阻燃性能,表現(xiàn)為改性樹(shù)脂及其GF復(fù)合材料的阻燃性為UL94 V-0等級(jí)、熱釋放速率(HRR)大幅度地降低,且極限氧指數(shù)(LOI)值顯著地提高。第三,將10-(2,5-二羥基苯基)-10-氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(DPDP)引入CE樹(shù)脂,制備了DPDP/CE樹(shù)脂及其GF復(fù)合材料,探討了DPDP對(duì)CE樹(shù)脂的固化行為和交聯(lián)結(jié)構(gòu)的影響,并系統(tǒng)地研究了DPDP/CE樹(shù)脂及其GF復(fù)合材料的綜合性能(耐熱性、介電性、力學(xué)性能、耐濕熱性、熱膨脹系數(shù)(CTE)及阻燃性機(jī)理)。研究結(jié)果表明,與CE樹(shù)脂相比,DPDP/CE樹(shù)脂體系的固化溫度降低了21-76℃,且反應(yīng)的放熱焓降低。DPDP的存在,提高了DPDP/CE樹(shù)脂及其GF復(fù)合材料的耐濕性,特別是提高了DPDP/CE樹(shù)脂及其GF復(fù)合材料在潮濕環(huán)境下介電性能的穩(wěn)定性。究其原因,是因?yàn)镈PDP結(jié)構(gòu)中的羥基可催化CE自聚,可降低或消除固化體系中殘留的-OCN基(由于-OCN基很容易水解形成氨基甲酸酯或亞氨碳酸酯,而氨基甲酸酯或亞氨碳酸酯在受熱時(shí),容易分解成CO2)。DPDP含有阻燃結(jié)構(gòu)的磷雜菲和難燃的苯環(huán)結(jié)構(gòu),因此DPDP賦予DPDP/CE樹(shù)脂及其GF復(fù)合材料更好的阻燃性及自熄性。此外,適量DPDP的存在能夠顯著提高CE樹(shù)脂及其GF復(fù)合材料沖擊強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度與彎曲模量,但玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)及熱分解溫度(TG)稍有下降。最后,將采用典型兩步法合成的梯形聚硅氧烷(PN-PSQ)引入BD樹(shù)脂,從PN-PSQ/BD樹(shù)脂的凝膠時(shí)間和流變特性出發(fā),優(yōu)選了具有良好工藝性的PN-PSQ/BD樹(shù)脂為基體,制備了GF復(fù)合材料,系統(tǒng)研究了GF/PN-PSQ/BD復(fù)合材料的綜合性能,并通過(guò)與PN-PSQ/BD樹(shù)脂的對(duì)比研究,探討了GF復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系。研究結(jié)果表明,PN-PSQ的含量對(duì)PN-PSQ/BD樹(shù)脂及其GF復(fù)合材料的耐熱性及其CTE有重要影響。究其原因,一方面,PN-PSQ規(guī)整的梯形結(jié)構(gòu)和高鍵能的Si-O-Si鏈的結(jié)構(gòu),可賦予樹(shù)脂及其GF復(fù)合材料更好的耐熱性及更低的CTE。然而,另一方面,PN-PSQ結(jié)構(gòu)中含有氨基,可與酰亞胺環(huán)發(fā)生“Michael”加成反應(yīng),從而減少了的BDM的自聚反應(yīng),而“Michael”反應(yīng)產(chǎn)物的耐熱性、分子結(jié)構(gòu)的致密性及剛性不如BDM的自聚物,因此適當(dāng)含量的PN-PSQ可賦予PN-PSQ/BD樹(shù)脂及其GF復(fù)合材料具有更佳的耐熱性和CTE。此外,GF/PN-PSQ/BD復(fù)合材料的耐熱性提高幅度不如其對(duì)應(yīng)的樹(shù)脂,如GF/PN-PSQ/BD復(fù)合材料的Tg值提高了3-11℃,而PN-PSQ/BD樹(shù)脂Tg值提高了10-23℃。這主要?dú)w結(jié)于GF表面的氨基加劇了BDM自聚物含量的下降。另外,GF/PN-PSQ/BD復(fù)合材料的阻燃性明顯優(yōu)于GF/BD復(fù)合材料,樹(shù)脂的阻燃性優(yōu)于其GF復(fù)合材料,主要可歸結(jié)于“燭芯效應(yīng)”。最后,PN-PSQ的加入能夠顯著提高PN-PSQ/BD樹(shù)脂及其GF復(fù)合材料介電性能與耐濕耐性,但沖擊強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度及模量稍有下降。
【關(guān)鍵詞】：高性能熱固性樹(shù)脂 玻璃纖維布增強(qiáng)復(fù)合材料 磷雜菲阻燃劑 阻燃機(jī)理 結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ323;TB332
【目錄】：

• 中文摘要4-7
• abstract7-14
• 第1章 文獻(xiàn)綜述14-34
• 1.1 前言14-15
• 1.2 阻燃劑發(fā)展現(xiàn)狀及其趨勢(shì)15-16
• 1.2.1 無(wú)鹵化趨勢(shì)15-16
• 1.2.2 抑煙化、減少有毒氣體趨勢(shì)16
• 1.2.3 復(fù)配協(xié)同阻燃趨勢(shì)16
• 1.2.4 多功能化16
• 1.3 無(wú)鹵阻燃劑的研究及其應(yīng)用研究現(xiàn)狀16-28
• 1.3.1 無(wú)機(jī)金屬型阻燃劑16-18
• 1.3.2 無(wú)鹵膨脹型阻燃劑18-19
• 1.3.3 硅系阻燃劑19-21
• 1.3.4 磷系阻燃劑21-28
• 1.4 無(wú)鹵阻燃BMI和CE樹(shù)脂及其GF復(fù)合材料的研究進(jìn)展28-32
• 1.4.1 BMI樹(shù)脂及其GF復(fù)合材料的研究進(jìn)展28-31
• 1.4.2 CE樹(shù)脂及其GF復(fù)合材料的研究進(jìn)展31-32
• 1.5 選題意義和研究?jī)?nèi)容32-34
• 第2章 新型含磷阻燃雙馬來(lái)酰亞胺及其玻璃纖維布增強(qiáng)復(fù)合材料的研究(I)34-63
• 2.1 前言34-35
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分35-38
• 2.2.1 原材料35
• 2.2.2 未固化樣品制備35
• 2.2.3 預(yù)聚體制備35-36
• 2.2.4 固化BD和BDP樹(shù)脂的制備36
• 2.2.5 GF復(fù)合材料的制備36
• 2.2.6 結(jié)構(gòu)表征與性能測(cè)試36-38
• 2.3 結(jié)果與討論38-62
• 2.3.1 BD和BDP樹(shù)脂的固化行為及機(jī)理38-43
• 2.3.2 BD和BDP固化樹(shù)脂的性能43-52
• 2.3.2.1 耐熱性43-44
• 2.3.2.2 介電性能44-46
• 2.3.2.3 阻燃性及機(jī)理46-52
• 2.3.3 GF/BD和GF/BDP復(fù)合材料的性能52-62
• 2.3.3.1 耐熱性52-55
• 2.3.3.2 吸水/釋水性及耐濕熱性55-56
• 2.3.3.3 介電性能56-58
• 2.3.3.4 力學(xué)性能58-60
• 2.3.3.5 阻燃性60-62
• 2.4 小結(jié)62-63
• 第3章 新型含磷阻燃雙馬來(lái)酰亞胺及其玻璃纖維布增強(qiáng)復(fù)合材料的研究（II）63-81
• 3.1 前言63
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分63-64
• 3.2.1 原材料63
• 3.2.2 BD及BDDP樹(shù)脂預(yù)聚體的制備63-64
• 3.2.3 BD及BDDP固化樹(shù)脂的制備64
• 3.2.4 GF/BD及GF/BDDP復(fù)合材料的制備64
• 3.2.5 結(jié)構(gòu)表征與性能測(cè)試64
• 3.3 結(jié)果與討論64-80
• 3.3.1 GF/BD和GF/BDDP復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)64-68
• 3.3.2 阻燃性及其阻燃機(jī)理68-76
• 3.3.3 力學(xué)性能76-77
• 3.3.4 介電性能77-79
• 3.3.5 Tg79-80
• 3.4 小結(jié)80-81
• 第4章 阻燃氰酸酯樹(shù)脂的合成及其玻璃纖維布復(fù)合材料的研究81-112
• 4.1 前言81-82
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分82-83
• 4.2.1 原材料82
• 4.2.2 CE和DPDP/CE樹(shù)脂預(yù)聚體的制備82
• 4.2.3 固化CE和DPDP樹(shù)脂的制備82
• 4.2.4 GF/CE和GF/DPDP/CE復(fù)合材料的制備82
• 4.2.5 結(jié)構(gòu)表征與性能測(cè)試82-83
• 4.3 結(jié)果與討論83-110
• 4.3.1 固化行為及交聯(lián)結(jié)構(gòu)83-87
• 4.3.2 DPDP/CE樹(shù)脂的性能87-99
• 4.3.2.1 耐熱性87-88
• 4.3.2.2 吸水率88-89
• 4.3.2.3 力學(xué)性能89-90
• 4.3.2.4 介電性能90-92
• 4.3.2.5 阻燃性及其機(jī)理92-99
• 4.3.3 GF/CE和GF/DPDP/CE復(fù)合材料的性能99-110
• 4.3.3.1 PS99-100
• 4.3.3.2 耐熱性能100-103
• 4.3.3.3 耐濕熱性103-104
• 4.3.3.4 CTE104-105
• 4.3.3.5 力學(xué)性能105-107
• 4.3.3.6 介電性能107-108
• 4.3.3.7 阻燃性能108-110
• 4.4 小結(jié)110-112
• 第5章 梯形聚硅氧烷改性雙馬來(lái)酰亞胺及其玻璃纖維布增強(qiáng)復(fù)合材料的研究112-136
• 5.1 前言112
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分112-117
• 5.2.1 原材料112-113
• 5.2.2 PN-PSQ的合成113-116
• 5.2.3 預(yù)聚體和固化樹(shù)脂的制備116
• 5.2.4 GF/BD及GF/PN-PSQ/BD復(fù)合材料的制備116-117
• 5.2.5 結(jié)構(gòu)表征與性能測(cè)試117
• 5.3 結(jié)果與討論117-134
• 5.3.1 PN-PSQ/BD的凝膠時(shí)間117-119
• 5.3.2 PN-PSQ體系的流變行為119
• 5.3.3 PN-PSQ在樹(shù)脂及其GF復(fù)合材料中的分散性119-121
• 5.3.4 GF/BD和GF/PN-PSQ/BD復(fù)合材料的性能121-134
• 5.3.4.1 耐熱性能121-125
• 5.3.4.2 介電性能125-127
• 5.3.4.3 力學(xué)性能127-129
• 5.3.4.4 耐濕耐性129
• 5.3.4.5 CTE129-130
• 5.3.4.6 阻燃性能及其機(jī)理130-134
• 5.4 小結(jié)134-136
• 第6章 結(jié)論與創(chuàng)新點(diǎn)136-139
• 6.1 主要結(jié)論136-137
• 6.2 創(chuàng)新之處137-139
• 參考文獻(xiàn)139-158
• 博士期間發(fā)表/撰寫(xiě)的SCI論文和發(fā)明專利158-160
• 致謝160-161

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 李漢堂;聚硅氧烷阻燃劑[J];世界橡膠工業(yè);2004年12期

2 王會(huì)婭;黃曉東;張燕;;膨脹型無(wú)鹵阻燃環(huán)氧樹(shù)脂的制備及性能[J];塑料;2009年04期

  本文關(guān)鍵詞：阻燃高性能熱固性樹(shù)脂及其玻璃纖維布增強(qiáng)復(fù)合材料的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：291525