改性雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂磨具結(jié)合劑制備及性能研究.docx

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1、改性雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂磨具結(jié)合劑制備及性能研究本文用酚醛環(huán)氧樹(shù)脂(F-51)作為雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂(BMI)改性劑,制備樹(shù)脂磨具結(jié)合劑,并對(duì)改性樹(shù)脂體系進(jìn)行性能研究。具體的實(shí)驗(yàn)過(guò)程是：首先用DDM對(duì)雙馬酰亞胺單體(BDM)進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng),擴(kuò)鏈反應(yīng)結(jié)束后加入一定量的F-51樹(shù)脂混合均勻制備改性BMI樹(shù)脂體系。對(duì)不同含量F-51的改性BMI樹(shù)脂體系制備澆鑄體測(cè)試力學(xué)性能,研究F-51對(duì)改性樹(shù)脂體系的力學(xué)性能的影響。再用短切碳纖維增強(qiáng)以SiC為磨料改性BMI樹(shù)脂為結(jié)合劑的復(fù)合材料,研究纖維含量對(duì)復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度和沖擊韌性影響。通過(guò)紅外光譜(FT-IR)分析固化前后樹(shù)脂體系的分子結(jié)構(gòu)的變化,用綜合熱分析

2、(TG-DSC)對(duì)樹(shù)脂體系的熱穩(wěn)定和固化過(guò)程進(jìn)行研究,再用掃描電鏡觀察(SEM)碳纖維在復(fù)合材料中的分布情況。研究結(jié)果表明：當(dāng)短切碳纖維含量在一定范圍內(nèi),以SiC為磨料的復(fù)合材料彎曲強(qiáng)度和沖擊韌性呈增大趨勢(shì),表明短切碳纖維能增加復(fù)合材料的力學(xué)性能。在所測(cè)試的復(fù)合材料中碳纖維含量為1.5%時(shí)的力學(xué)性能最好,且對(duì)應(yīng)的彎曲強(qiáng)度和沖擊韌性分別為123MPa和7.67KJ/m2；對(duì)不同碳纖維含量的復(fù)合材料斷截面進(jìn)行SEM分析,結(jié)果表明當(dāng)纖維含量低于1.5%時(shí),碳纖維能均勻分布在復(fù)合材料中；纖維含量為2%的復(fù)合材料有部分纖維出現(xiàn)團(tuán)聚的現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)比固化反應(yīng)前后樹(shù)脂體系的FT-IR分析表明,固化后改性樹(shù)脂

3、體系中的環(huán)氧基與伯胺之間發(fā)生了反應(yīng),BMI樹(shù)脂中的部分碳碳雙鍵發(fā)生了加成反應(yīng)。對(duì)改性BMI樹(shù)脂體系的DSC曲線分析,發(fā)現(xiàn)在固化反應(yīng)過(guò)程中存在兩個(gè)放熱峰,結(jié)合改性BMI樹(shù)脂固化反應(yīng)過(guò)程中的固化機(jī)理分析,得到第一個(gè)放熱峰為環(huán)氧基與仲胺之間的反應(yīng),第二個(gè)放熱峰為BMI樹(shù)脂中的碳碳雙鍵的Michael加成反應(yīng)。由TG曲線可知,改性后的BMI樹(shù)脂具有很好的耐熱性,初始分解溫度為372.6℃,最大分解溫度為407.6℃,在800℃的殘留量為43.36%,表明改性BMI樹(shù)脂具有優(yōu)良的耐熱性。通過(guò)對(duì)改性BMI樹(shù)脂體系進(jìn)行動(dòng)力學(xué)研究得到兩個(gè)動(dòng)力學(xué)方程,分別為dα/dt=2.83×107exp(-64100/R

4、T)α0.23(1-α)0.78和dα/dt=4.32×1010exp(-101885/RT)α0.21(1-α)1.1。據(jù)實(shí)際考慮,本實(shí)驗(yàn)采取的固化工藝過(guò)程為95℃/1h為預(yù)熱溫度,其余各階段的固化溫度分別為135℃/2h+170℃/3h+195℃/3h+235℃/2h。