苯并环丁烯聚合物材料（最终答辩用ppt).ppt

新型结构的苯并环丁烯封端的聚酰亚胺树脂及其复合材料的研究 答辩人：张英强 指导老师：黄发荣（教授） 2005.6.13 内 容 安 排 前言 课题研究目的及内容 结果与讨论 总结论 苯并环丁烯树脂 常见的苯并环丁烯树脂的结构的符号表示，有以下三种： A－A 结构 A－A + B－B结构 A－B结构 反应的比较 动力学处理方法 结 论 在邻甲基氯苄裂解制苯并环丁烯的反应中，探讨了裂解温度、加水量、邻甲基氯苄浓度、真空度等对反应的影响，获得较佳裂解反应条件：反应温度为650℃、反应压力为20mmHg、原料的滴加速率为0.28g/min和水的滴加速度为0.56g/min。 在苯并环丁烯提纯中，以H2SO4法除苯乙烯与苯乙炔等杂质的效果较好，且其较佳处理条件：硫酸浓度80％、反应温度20℃、时间120min。 合成和表征了4-溴苯并环丁烯和4-氨基苯并环丁烯。 通过PMDA 、OPDA、BTDA 及BPADA与4-NH2-BCB的反应制备了苯并环丁烯封端的酰亚胺模型化合物，并对其结构和性能进行了表征。研究表明主链带有刚性结构的酰亚胺模型化合物1c-3c在溶剂中的溶解性较差，而主链具有双酚A结构的4c具有良好的溶解性；前者具有较高的初始固化反应温度；这些酰亚胺模型化合物的固化产物具有较好的热稳定性 得到了固化反应动力学方程 酰亚胺模型化合物的固化产物的热降解动力学研究表明在氮气和空气中的降解反应均为1级过程，计算了活化能 用Py-GC-MS联用技术对固化产物的高温热分解产物进行了确认，结果表明裂解温度会影响热分解产物的组分和分布；主链含柔性基团的苯并环丁烯封端的树脂固化时易生成含四氢化萘的结构，而刚性强的苯并环丁烯封端的树脂固化更易生成八元环的结构；证实苯并环丁烯封端的树脂固化结构的多样性 通过改变二酐和二胺的化学结构以及配比，合成了不同结构、分子量的苯并环丁烯封端的聚酰亚胺树脂。 不同化学结构的亚胺树脂具有相近的Tg值（96-101℃），各种苯并环丁烯封端的聚酰亚胺树脂中4，4’-二胺基二苯甲烷结构的固化产物具有较高的Tg值。树脂在226-228℃以上发生固化反应 ，在262-263℃达到最快。树脂的固化产物都具有良好的热及热氧化稳定性。 分子量会不同程度的影响亚胺树脂及其固化产物的热性能：分子量不同，亚胺树脂的起始固化温度不同；分子量低的亚胺树脂具有相对较高的反应热；低分子量的亚胺树脂具有较低的玻璃化转变温度Tg值，而其固化产物则具有较高的Tg值和较低的热分解残留率。 苯并环丁烯封端的亚胺树脂与亲双烯共混树脂的固化反应由苯并环丁烯的开环反应控制，在260℃反应速率达最大 通过研究聚合反应动力学，得到了表观聚合反应动力学参数，A/B(1:1)共混树脂的固化反应活化能为178.9kJ/mol，指数前因子为2.26×1017min-1；A/C(1:1)共混树脂的固化活化能为120.3KJ/mol，指数前因子为2.79×1011min-1 。 A/B和A/C的共混树脂的固化产物的热分解温度及分解残留率分别随B、C组分含量的变化不大，Td0.1分别达到了477和427℃，热分解残留率分别大于48％和50％。 苯并环丁烯封端的亚胺树脂的流体为牛顿型流体，表观物理粘流活化能为195.9 kJ/mol；表观化学粘流活化能为148.2kJ/mol。 在整个固化成型工艺温度范围内，苯并环丁烯封端的聚酰亚胺树脂的粘度特性符合Roller模型方程，通过该模型可以较好地预测该树脂的粘度特性，为其复合材料的固化成型工艺的预测提供依据。 通过预浸料法，制备了玻璃纤维增强的苯并环丁烯封端的聚酰亚胺及其共混树脂基复合材料，测定了复合材料力学性能，其弯曲强度高达862.6 MPa，模量达27.4 GPa。 A/B(1:1)树脂在不同固化时间的FT-IR谱图 Cure procedures: (a) uncured (b) 230℃/30min (c) 230℃/60min (d) 210℃/120min + 230℃/60min + 250℃/120min + 275℃/90min 1475cm-1逐渐减弱 1508cm-1(s)的振动吸收峰不断增强 A/C(1:1)共混树脂在不同固化时间的FT-IR谱图 Cure procedures: (a) uncured (b) 230℃/30min (c) 230℃/60min (d) 210℃/120min + 230℃/60min + 250℃/120min + 275℃/90min ； 1475cm-1逐渐减弱 1501cm-1(s)的振动吸收峰不断增强 A/B和A/C共混树脂固化产物的热失重曲线( N2,10℃