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FRP玻璃鋼復(fù)合材料論壇

標(biāo)題: 基體材料 >> 高性能樹(shù)脂 [打印本頁(yè)]

作者: 龍飛龍翔 時(shí)間: 2004-2-5 19:37
標(biāo)題: 基體材料 >> 高性能樹(shù)脂  
 　　高性能樹(shù)脂通常具有優(yōu)良的物理、力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、耐化學(xué)腐蝕等綜合性能，其中尤以耐高溫性能最重要。它們的問(wèn)世給復(fù)合材料提供了高性能的基體材料，促進(jìn)了復(fù)合材料迅速地向高性能復(fù)合材料（Advanced Composite Materials, ACM）的發(fā)展，從而促使宇航、航空、太空武器、先進(jìn)軍事武器、電子技術(shù)等以更驚人的速度發(fā)展。 　　目前，用作為高性能復(fù)合材料基體材料的高性能樹(shù)脂主要有以下幾類： 　　1、聚酰亞胺 　　這類樹(shù)脂具有以下特性：①在寬廣的溫度范圍內(nèi)保持高的強(qiáng)度。②高的熱穩(wěn)定性和氧化穩(wěn)定性。③優(yōu)良的磨蝕特性。④優(yōu)良的電性能，在高溫下電性能基本保持恒定。⑤具有自熄性能，發(fā)煙量小。 　　聚酰亞胺可分成縮聚型和加聚型兩種。 　　（1）縮聚型聚酰亞胺縮聚型芳香族聚酰亞胺是由芳香族二元胺和芳香族二酐、芳香族四羧酸或芳香族四羧酸二烷酯反應(yīng)而制得的。由于縮聚型聚酰亞胺的合成反應(yīng)是在諸如二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮等高沸點(diǎn)質(zhì)子惰性的溶劑中進(jìn)行的，而聚酰亞胺復(fù)合材料通常是采用預(yù)浸料成型工藝，這些高沸點(diǎn)質(zhì)子惰性的溶劑在預(yù)浸料制備過(guò)程中很難揮發(fā)干凈，同時(shí)在聚酰胺酸環(huán)化（亞胺化）期間亦有揮發(fā)物放出，這就容易在復(fù)合材料制品中產(chǎn)生孔隙，難以得到高質(zhì)量、沒(méi)有孔隙的復(fù)合材料。因此縮聚型聚酰亞胺已較少用作復(fù)合材料的基體樹(shù)脂，主要用來(lái)制造聚酰亞胺薄膜和涂料。 　?。?）加聚型聚酰亞胺由于縮聚型聚酰亞胺具有如上所述的缺點(diǎn)，為克服為些缺點(diǎn)，相繼開(kāi)發(fā)出了加聚型聚酰亞胺。目前獲得廣泛應(yīng)用的主要有聚雙馬來(lái)酰亞胺和降冰片烯基封端聚酰亞胺。通常這些樹(shù)脂都是端部帶有不飽和基團(tuán)的低相對(duì)分子質(zhì)量聚酰亞胺，應(yīng)用時(shí)再通過(guò)不飽和端基進(jìn)行聚合。 　　①聚雙馬來(lái)酰亞胺聚雙馬來(lái)酰亞胺是由順丁烯二酸酐和芳香族二胺縮聚而成的。它與聚酰亞胺相比，性能不差上下，但合成工藝簡(jiǎn)單，后加工容易，成本低，可以方便地制成各種復(fù)合材料制品。但固化物較脆。 　?、诮当┗舛司埘啺窐?shù)脂其中最重要的是由NASA Lewis研究中心發(fā)展的一類PMR（for insitu polymerization of monomer reactants, 單體反應(yīng)物就地聚合）型聚酰亞胺樹(shù)脂。RMR型聚酰亞胺樹(shù)脂是將芳香族四羧酸的二烷基酯、芳香族二元胺和5-降冰片烯-2，3-二羧酸的單烷基酯等單體溶解在一種嘗基醇（例如甲醇或乙醇）中，為種溶液可直接用于浸漬纖維。 　　2、聚砜和聚醚砜 　　聚砜和聚醚砜是由雙酚-A或雙酚-S鈉鹽和4，4'-二氯二苯砜之間的親核取代反應(yīng)制得的。聚砜和聚醚砜具有下述特性：①具有優(yōu)良的耐熱及耐熱老化性，其優(yōu)良的力學(xué)性能可以保持到200℃；②在寬廣的溫度和頻率范圍內(nèi)具有優(yōu)良的電性能；③具有優(yōu)良的耐X射線、β射線和γ射線性能；④具有優(yōu)良的耐火焰作用；⑤純樹(shù)脂制品具有透明性。 　　3、聚苯硫醚 　　聚苯硫醚是目前被認(rèn)為耐熱性最佳的聚合物之一。從聚合物在空氣中和氮?dú)庵械臒崾е胤治隹梢钥闯?，線型聚合物可穩(wěn)定到400℃。它可以在300℃短期受載，在240℃時(shí)可以長(zhǎng)期使用。它具有特別顯著的耐化學(xué)腐蝕性能，經(jīng)高溫、長(zhǎng)期在腐蝕介質(zhì)中使用后，聚合物的性能仍然保持完好。聚苯硫醚對(duì)玻璃、陶瓷、金屬都有較好的粘結(jié)性能，用玻璃纖維增強(qiáng)時(shí)，不要求玻璃纖維經(jīng)偶聯(lián)劑處理。它的成型制品性能較好。 　　4、聚芳醚酮 　　聚芳醚酮中最重要的是聚醚醚酮（PEEK），是由4，4'-二氟二苯甲酮、對(duì)苯二酚、碳酸鉀或碳酸鈉在二苯砜溶劑中合成制得的。 　　PEEK熱變形溫度在160℃左右，有相當(dāng)好的熱穩(wěn)定性，它最高長(zhǎng)期使用溫度可達(dá)200℃，在200℃下使用壽命可達(dá)5×104h左右。PEEK具有優(yōu)良的長(zhǎng)期耐蠕變性能和疲勞特性，它在高交變外力作用下經(jīng)幾萬(wàn)次循環(huán)仍保持完好。 　　PEEK有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性，除一些如濃硫酸、氯磺酸等強(qiáng)酸外，在常溫下幾乎可以耐所有的化學(xué)試劑。 　　PEEK具有優(yōu)良的耐X射線、β射線和γ射線性能，能承受高劑量的輻射而不明顯地改變其性能。并具有優(yōu)良的電絕緣性能。 　　PEEK具有良好的阻燃性，其氧指數(shù)較高，厚度1.6mm的制品，阻燃性可達(dá)UL94V-0級(jí)。

EEK對(duì)碳纖維有較好的粘結(jié)性，經(jīng)碳纖維增強(qiáng)的PEEK的力學(xué)性能和耐熱性能都有明顯的提高。

EEK具有高強(qiáng)度、耐高溫、耐化學(xué)腐蝕、耐輻射和易加工的綜合性能，已在核工業(yè)、航天航空工業(yè)和化學(xué)工業(yè)等獲得應(yīng)用。 　　5、其它高性能樹(shù)脂 　?。?）聚苯并咪唑聚苯并咪唑（PBI）是由芳香族四元胺和芳香族二羧酸的衍生物縮聚制得的。它具有優(yōu)良的耐高溫性能，可用作耐高溫粘結(jié)劑和復(fù)合材料基體。但復(fù)合材料成型需要高的成型壓力，以減少?gòu)?fù)合材料制品的空隙率。 　　（2）聚喹惡啉聚喹惡啉是由芳香族四元胺和芳香族四羰基化合物縮聚而成的。它在空氣中可以一直穩(wěn)定到310℃左右，到達(dá)370℃左右則發(fā)生嚴(yán)重的熱氧化降解。如果與氮原子相鄰的氫被苯基取代，它的熱穩(wěn)定性有很大的提高。如果用諸如乙炔基或乙烯基等活性基團(tuán)取代，雖然熱穩(wěn)定性有所降低，但可以改善聚喹惡啉的加工性能。 　?。?）聚苯乙烯吡啶聚苯乙烯吡啶是一種新的聚芳香雜環(huán)聚合物，簡(jiǎn)稱作PSP樹(shù)脂。它是由芳香族二醛和吡啶的甲基衍生物。控制反應(yīng)條件可以得到適合于浸漬各種纖維狀增強(qiáng)材料的液體樹(shù)脂、能溶于乙醇或乙醇-丙酮溶劑的固體樹(shù)脂、僅能溶解于諸如N-甲基吡咯烷酮或二甲基甲酰胺等極性溶劑的固體樹(shù)脂、以及適合于壓塑或注塑成型的固體樹(shù)脂。固化的PSP樹(shù)脂有良好的熱穩(wěn)定性。

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