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简述复合材料含炔基树脂合成、表征与其复合材料

收藏本文 2024-04-05 点赞:20086 浏览:85673 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:论文探讨的主要工作如下:(1)以3-溴丙炔、酚酞为原料,利用相转移催化剂合成了酚酞炔基树脂(BPPT)。讨论了反应时间、反应温度、pH值、反应的物料比等对产率的影响。确定了BPPT的最佳合成工艺:3-溴丙炔与酚酞的摩尔配比为2.2︰1,反应温度90℃,反应时间为20h,BPPT的产率达90.07%。并用FT-IR、1H-NMR和13C-NMR等浅析手段对其结构进行了表征;别利用DSC和TG对BPPT的热固化行为和固化后树脂的热稳定性能进行了探讨,结果表明:在N2氛围中,BPPT在237℃左右开始聚合,峰值温度在288℃,固化后的树脂在344℃开始分解,5%的分解温度达到375℃,800℃时的残炭率为52%。与含环氧端基酚酞聚芳醚酮树脂相比,热性能得到很大提升。(2)以3-溴丙炔、异氰尿酸为原料,利用相转移催化剂合成了三炔丙基异氰尿酸酯(TPIC),用TGA表征了热固化后的TPIC的热性能。结果表明:热固化后的树脂在375℃开始分解,800℃的残炭率达75%。其热稳定性能远高于三烯丙基异氰脲酸酯。(3)根据DSC曲线,TPIC的熔点为167℃左右,并对TPIC进行了固化动力学浅析,用Kissinger、Flynn-Wall-Ozawa和Friedman-Reich-Levi法分别计算了热固化反应活化能,它们分别为46.81kJ/mol、48.70kJ/mol和40.92kJ/mol,热固化反应级数都接近1,并探讨了固化反应历程与机理。通过比较浅析表明,这三种策略均适用于TPIC系统。(4)以酸催化酚醛树脂和溴丙炔为主要原料,炔丙基改性的线性酚醛树脂(PN)。以处理后的碳纤维、BPPT和炔丙基改性的酚醛树脂原料,制备了碳纤维增强复合材料,并利用FT-IR分别对单体和复合材料的结构进行了表征,分别利用DSC和TG对炔丙基改性的酚醛树脂的热固化行为和固化后树脂的热稳定性能进行了探讨,结果表明树脂在245℃左右开始固化,峰值温度在290℃,固化后的树脂在345℃开始分解,5%的分解温度达到377℃,800℃的残炭率达到51%。与酸催化的酚醛树脂相比,其热稳定性得到了大大的提升。(5)用树脂基碳纤维复合材料经过1500℃高温处理制备了C/C复合材料,并分别对对含炔基树脂基碳纤维复合材料和制备的C/C复合材料的力学性能进行了测试,利用电镜和XRD探讨了C/C复合材料的微观形貌。关键词:酚酞炔基树脂论文三炔丙基异氰尿酸酯论文相转移催化反应论文热固化动力学论文活化能论文碳纤维复合材料论文C/C复合材料论文

    摘要5-6

    Abstract6-8

    致谢8-14

    第一章 绪论14-26

    1.1 引言14

    1.2 复合材料14-17

    1.2.1 金属基复合材料14

    1.2.2 陶瓷基复合材料和碳/碳复合材料14-15

    1.2.3 树脂基复合材料15-17

    1.2.3.1 热塑性树脂基复合材料16

    1.2.3.2 热固性树脂基复合材料16-17

    1.3 炔基树脂17-20

    1.3.1 芳基乙炔单体17-18

    1.3.2. 乙炔基封端的聚酰亚胺树脂18

    1.3.3. 含硅芳炔树脂18-19

    1.3.4 芳基乙炔的聚合反应19-20

    1.4 碳纤维20-23

    1.4.1 碳纤维的性质20

    1.4.2 碳纤维表面处理的原则20

    1.4.3 碳纤维的表面处理策略20-23

    1.4.3.1 氧化处理21-22

    1.4.3.2 电化学氧化22

    1.4.3.3 碳纤维表面电聚合处理22

    1.4.3.4 化学气相沉积处理法22

    1.4.3.5 等离子体处理法22-23

    1.4.3.6 聚合物涂层处理23

    1.5 碳纤维复合材料的性能及运用23-24

    1.6 本论文的探讨内容与作用24-26

    第二章 :酚酞炔基树脂的合成、表征及热性能26-35

    2.1 前言26

    2.2. 实验部分26-28

    2.2.1 实验药品试剂及主要浅析测试仪器26-27

    2.2.2 BPPT 的合成27

    2.2.3 聚合物 BPPT 的制备27-28

    2.2.4 测试与浅析28

    2.3 结果与讨论28-34

    2.3.1 酚酞在不同 PH 值条件下的结构28

    2.3.2 反应条件对产物产率的影响28-30

    2.3.2.1 不同 PH 值条件下对产物产率的影响29

    2.3.2.2 反应温度对产物产率的影响29

    2.3.2.3 3 -溴丙炔与酚酞的摩尔比对产物产率的影响29-30

    2.3.2.4 反应时间对产率的影响30

    2.3.3 BPPT 的 FT-IR 浅析30-31

    2.3.4 BPPT 的1H-NMR 浅析31

    2.3.5 BPPT 的13C-NMR 浅析31-32

    2.3.6 BPPT 的 DSC 图谱浅析32-33

    2.3.7 热固化后的 BPPT 的 TG 浅析33

    2.3.8 BPPT 的动态红外谱图33-34

    2.4 本章小结34-35

    第三章 :三炔丙基异氰尿酸酯的合成、表征及其非等温固化动力学探讨35-46

    3.1 前言35

    3.2. 实验部分35-37

    3.2.1 主要的试剂和仪器35-36

    3.2.2 TPIC 的合成36

    3.2.3 聚合物 TPIC 的制备36-37

    3.2.4 测试与浅析37

    3.3. 结果与讨论37-45

    3.3.1 热固化后的 TPIC 的 TG 浅析37-38

    3.3.2 TPIC 的 DSC 图谱浅析38-39

    3.3.3 TPIC 的固化动力学浅析39-45

    3.4 本章小结45-46

    第四章 含炔基树脂基复合材料的制备及其表征46-57

    4.1 引言46-47

    4.2 实验部分47-49

    4.2.1 试剂与实验仪器47

    4.2.2 炔丙基醚基团的酚醛树脂的合成[74]47-48

    4.2.3 碳纤维的处理48

    4.2.4 复合材料的制备48-49

    4.2.4.1 BPPY 树脂基碳纤维复合材料预聚体的制备48

    4.2.4.2 炔丙基改性酚醛树脂基碳纤维复合材料的制备48

    4.2.4.3 C/C 复合材料的制备48-49

    4.3 结果与讨论49-56

    4.3.1 样品测试49

    4.3.2 CF 的 FT-IR 浅析49-50

    4.3.3 单体 PN 的 FT-IR 浅析50

    4.3.4 BPPY 树脂基复合材料的红外谱图浅析50-51

    4.3.5 单体 PN 的 DSC 浅析51

    4.3.6 固化后的 PN 的 TG 浅析51-52

    4.3.7 BPPY 树脂基复合材料的 TG 图谱52-53

    4.3.8 PN 和 PN 与环氧树脂树脂基碳纤维复合材料的外观浅析53

    4.3.9 复合材料的力学性能53-54

    4.3.10 复合材料的 SEM 浅析54-56

    4.4 本章小结56-57

    第五章 结论57-59

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