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含端乙焕基硅/氮树脂及其复合材料的研究

卜军  
【摘要】:随着航空航天领域的发展,对耐高温复合材料提出了更高的要求,硅/氮树脂作为性能优异的耐高温复合材料基体树脂,越来越受到科研工作者的重视,这种树脂可用作制备陶瓷前驱体、陶瓷纤维、橡胶添加剂等。本课题将乙炔基引入硅氮烷分子结构中,合成了一系列含乙炔基硅氮烷,使其既具有良好的耐热性,又具备较好的复合材料成型工艺性能。 本文通过三氯硅烷、四氯硅烷与3-乙炔基苯胺反应,制备了三种含端乙炔基硅氮烷单体:甲基-三(3-乙炔苯胺)基硅烷(MTEAS)、苯基-三(3-乙炔苯胺)基硅烷(PTEAS)和四(3-乙炔苯胺)基硅烷(TEAS);并通过质谱、红外光谱、核磁共振氢谱、核磁共振碳谱等对其结构进行了表征,同时研究了其固化反应动力学,并对其固化物的耐热性进行了研究。结果表明:在氮气氛围中,MTEAS的Td5为510℃,900℃下的质量保留率为75.6%;PTEAS的Td5为540℃,900℃下的质量保留率为79.6%;TEAS的Td5为607℃,900℃下的质量保留率为85.9%。 通过双(N—间乙炔基苯基邻苯二甲酰亚胺)醚(DAIE)对其进行改性,制得复合材料基体树脂。用TEAS-DAIE与玻璃纤维复合制得复合材料,并研究了该复合材料的耐热性、力学性能、介电性能、吸水性、断面形貌等。研究结果表明:复合材料常温下的弯曲强度为385.7MPa,240℃下的弯曲强度达到373.1MPa,保留率为96.7%,复合材料的玻璃化转变温度362.5℃,常温下材料在水中浸泡96小时,其吸水率为1.06%,介电常数(ε)为3.95,介电损耗角正切值(tan6)为5.73×10-3。


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