● 摘要
为研究高模碳纤维增强聚酰亚胺复合材料，开发与高模碳纤维M40相匹配的聚酰亚胺树脂，首先利用二苯醚二酐、二苯酮四羧酸二酐、双酚A二酐、联苯四酸二酐四种二酐和二氨基二苯醚二胺，对聚酰亚胺进行共聚改性，并用邻苯二甲酸酐封端，控制聚合物的分子量；其次，对高模碳纤维进行表面处理，用红外光谱和X射线衍射对纤维表面进行分析；然后，用层压－熔膜塑化渗透复合工艺，将共聚聚酰亚胺膜与表面处理过的高模碳纤维层压复合制备复合材料；最后，用溶胶－凝胶法合成二氧化硅杂化共聚聚酰亚胺膜，并用该杂化膜与高模碳纤维层压制备复合材料。本论文的主题部分由六章和结论组成，简要如下：第一章，概述了高模碳纤维的特征，碳纤维增强聚酰亚胺复合材料的研究进展和聚酰亚胺纳米粒子的改性研究。在总结前人研究的基础上，提出了本论文的研究思路和研究内容。第二章，实验材料及实验方法。第三章，通过控制聚合物的分子量，引入不同结构的共聚单元，改善了聚酰亚胺膜的力学性能和热性能；研究了聚酰亚胺膜/高模碳纤维层压复合材料的力学性能；表征了聚酰胺酸的酰胺化温度对复合材料力学性能的影响。第四章，用高温空气氧化、偶联剂KH-550涂覆和丙酮浸泡等方法处理高模碳纤维；研究了碳纤维表面处理对共聚聚酰亚胺膜/碳纤维复合材料力学性能的影响；用不同柔性涂层涂覆碳纤维，研究涂层对复合材料力学性能和热性能的影响。第五章，比较了共聚聚酰亚胺膜/碳纤维复合材料和聚酰胺酸预浸碳纤维复合材料的孔隙和力学性能；研究了纤维体积含量、成型温度和时间对复合材料力学性能的影响。第六章，研究了溶胶－凝胶法制备的二氧化硅杂化共聚聚酰亚胺膜的拉伸强度、韧性和热膨胀系数；表征了该杂化膜/高模碳纤维复合材料的力学性能和热性能。结论部分总结上述各章研究结果，概括了本论文的主要创新点：（1）合成了不同共聚结构的共聚聚酰亚胺；（2）制备了共聚聚酰亚胺预成型膜/高模碳纤维层压复合材料；（3）用二氧化硅纳米粒子杂化的共聚聚酰亚胺膜与高模碳纤维层压制备了复合材料。