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聚醚酰亚胺改性氰酸酯体系的反应诱导相分离研究

陶庆胜  
【摘要】:本文研究聚醚酰亚胺(PEI)改性氰酸酯树脂(CYANATE ESTER)体系的反应诱导相分离行为,讨论了PEI用量、PEI分子量和固化温度等对相分离的影响,研究了该改性体系相分离过程中的粘弹性效应。 以不同主链结构的PEI与氰酸酯树脂共混,通过对共混物相结构的观察,选择与氰酸酯树脂相容性适当的PIP型PEI作为研究对象。使用DSC和FT-IR测定PIP改性氰酸酯体系的固化反应转化率。与纯的氰酸酯树脂相比,改性体系的反应转化率几乎不变,没有观察到明显的聚合物稀释效应。改性体系的相结构随PIP含量的增加依次出现分散相、双连续相和反转相。DSC还用来测定改性体系的相图,结合相结构的观察,确定临界点处的PIP含量约为15wt%。使用时间分辨光散射仪(TRLS)对PIP/氰酸酯(15wt/85wt)改性体系的SPINODAL相分离过程进行跟踪,并对光散射曲线中的散射矢量q_m和散射光强I_m的变化趋势进行分析。使用流变仪研究固化过程中改性体系粘度的变化,分散相结构的形成使体系粘度增加的初始时间推迟。力学性能测试结果表明,具有双连续相结构的改性体系具有最高的拉伸强度和断裂伸长率。 研究PIP分子量对改性体系相分离的影响。结果表明,高分子量PIP改性体系的固化反应转化率和固化反应活化能略高于低分子量PIP改性体系。由于增加 中文摘要 溥亡笋夕居丈 P工P分子量导致相图中临界点的位置向低PIP含量和低固化转化率处移动,故在 高分子量PIP改性体系中,仅用15wt%的PIP就可以得到相反转结构。高分子量 PIP改性体系的力学性能差于低分子量PIP改性体系,这与形成不同的相结构有 关。将氰酸酷树脂在120℃预固化60分钟,然后与PIP共混,发现PIP/氰酸醋 (15wt/8 swt)改性体系从相反转结构演变成双相相结构。 研究温度对改性体系相分离的影响。由于改性体系在120℃时的固化转化率 只有10%一20%,低于凝胶点时的转化率(40%~50%),故其相结构经过210 ℃高温后固化可进一步演化。改性体系在150℃时的转化率(52%~57%)高于 凝胶点时的转化率,210℃高温后固化对其相结构几乎没有影响。催化剂对改性体 系相结构的影响与提高固化温度相似。 使用TRLS对不同PIP含量的三个改性体系的相分离过程进行跟踪。光散射 结果表明,随着固化反应的进行,上述改性体系均发生SP工NODAL相分离,q二随 时间呈指数衰减并可用MAxwELL粘弹性方程q,(t)二q‘+A 0exP(一t/:)拟合,从而得到 各体系在不同固化温度下的的松弛时间:。松弛时间:与WLF方程的拟合曲线 能很好的吻合,表明PIP改性氰酸醋体系的相分离过程受到粘弹性效应的影响。 从拟合结果可得参考温度Ts,其值比改性体系的玻璃化转变温度高34K一62K。 ULTEM型PE工改性氰酸酷体系的光散射结果中,qm和瓜的松弛时间:同样 能用WLF方程拟合,表明粘弹性效应在PEI改性氰酸酷体系的相分离过程中具 有一定的普遍性。 复旦大学高分子科学系


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