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题目:含炔基热固性聚酰亚胺树脂固化行为及其粘结性能研究

关键词:炔基;热固性;聚酰亚胺;固化;粘结性能

  摘要


炔封端的热固性聚酰亚胺树脂因其耐热性和力学性能优良,在固化过程中无小分子产生,是耐高温结构胶黏剂的理想备选材料,但其固化通常需要很高的温度(大于350℃)和很长的时间(几小时),工艺成本较高,限制了其广泛应用。微波可以实现材料的快速、定位和高能量利用率的加热。

本项目以航空航天用耐高温聚酰亚胺树脂为研究对象,从分子结构设计出发,自制了一系列炔封端热固性聚酰亚胺树脂,利用工业微波炉优化了热固性聚酰亚胺树脂的微波固化粘接工艺,利用FT-IR、DSC、TGA、XPS等手段系统研究了聚酰亚胺分子结构和微波固化工艺对树脂固化行为和粘接性能的影响,初步揭示了耐高温聚酰亚胺树脂的微波固化机理,结果表明:(1)分别利用PEPA、EPA和MEPA三种封端剂制备出5个系列12种炔封端热固性聚酰亚胺树脂;其中PEPA封端的P7、P8体系和MEPA封端的P10、P11体系在本实验条件下可以实现良好的微波固化。(2)考察了微波施加方式对树脂固化行为的影响,在利用微波固化热固性聚酰亚胺粘接金属时,采用溶液涂覆成膜,然后利用SiC辅助微波吸收的方法,可以获得良好的粘接效果。(3)对比分析了微波固化产物和热固化产物的性能和化学结构,揭示出,在本研究条件下,炔封端热固性聚酰亚胺树脂的微波固化和热固化机理一致。(4)系统研究了P7、P8、P10和P11四类炔封端聚酰亚胺树脂的微波固化粘接性能,阐明了化学结构、分子量和微波工艺对其粘接性能的影响规律。优化出综合性能最佳的P7-1500树脂,其微波固化拉剪强度可达16.6MPa;P11-5000(16.5MPa)和P8-5000(14MPa)次之。

本项目研究成果为耐高温修补片微波辅助原位修补技术的开发提供了材料和工艺基础,并初步揭示了低成本、高效率微波辅助复合材料成型工艺的可行性。