先進復材基體樹脂增韌4

    復合材料由于質量輕且具有比一般金屬材料高的比強度、比模量,廣泛地用于飛行器及結構件;盡管金屬基、陶瓷基復合材料近年來有很大進展,然而實用的復合材料中樹脂基體仍然占絕對優勢。熱固性樹脂通常用作復合材料基體樹脂,其中包括環氧樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂、酚醛樹脂等類型,對基體樹脂進行增韌改性是提高復合材料的性能的關鍵措施之一。初使用橡膠共混改性,近年來發展了用耐熱性高、力學性能良好的熱塑性工程塑料如聚酰醚砜、聚碳酸酯、聚醚醚酮和聚酰亞胺來增韌熱固性樹脂。

    3、聚醚酰亞胺分子質量的影響
    (1)聚醚酰亞胺分子質量對其改性雙酚A環氧體系性能的影響
    聚醚酰亞胺分子質量對改性體系相結構有重要影響。20%不同數均分子質量PIP增韌DGEBA(Epon-828)的力學性能和斷裂能數據如表2所示。表2 以20%不同端官能團BisADA/Bisp改性的環氧等共混物的斷裂性能

System

KIC/(Mpa?m1/2)

E/GPa

GIC/(J?m-2)

相態

Epoxy/DDS(Mn×10-4)

0.63

2.5

159

/

Phenyl-2.0

1.38

2.6

732

反轉

Amino-1.8

1.28

2.7

603

反轉

Phenyl-1.5

1.20

2.6

555

連續

Amino-0.8

0.71

2.6

192

連續

    圖4 20%PIP改性Epon-828(150℃固化2h。200℃后固化7h)斷裂表面SEM照片
    低分子質量胺端基PIP(8000)改性DGEBA獲得海島兩相結構(圖4c),幾乎沒有增韌效果,而苯端基PIP(15000)卻呈現雙連續相結構(圖4d),具有好的增韌效果。

    (2)聚醚酰亞胺分子質量對其改性的雙酚A氰酸酯樹脂體系的性能影響
    以PIP改性雙酚A型氰酸酯樹脂為例,通過改性體系薄膜的拉伸力學性能的測量,可以比較不同分子質量PIP改性體系相結構對其力學性能的影響。圖5為兩種分子質量PIP改性體系的拉伸強度、拉伸模量和斷裂伸長率的比較。由圖可知:與純的氰酸酯樹脂相比,PIP(0.31)改性體系的拉伸力學性能高可提高33%,但PIP(0.69)改性體系的拉伸力學性能幾乎沒有變化。