【摘 要】
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现代科学技术的迅猛发展对材料性能提出了更高的要求,以使材料可以应用于严苛的工作环境。作为耐高温热固性树脂中的佼佼者,聚苯腈树脂以其出色的热机械性能、耐腐蚀性能、阻燃性能以及高的玻璃化转变温度和热分解温度引起了众多研究者极大的兴趣,它有望在航空航天、船舶、微电子和军事领域得到广泛的应用。但该树脂也存在一些明显的缺点,如单体熔点高、加工性能差、催化剂易挥发、脆性大以及功能性匮乏等,本论文主要集中在聚苯
【基金项目】
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国家自然科学基金(No.51573037); 河北省自然科学基金(B2017202281,E2019202348);
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现代科学技术的迅猛发展对材料性能提出了更高的要求,以使材料可以应用于严苛的工作环境。作为耐高温热固性树脂中的佼佼者,聚苯腈树脂以其出色的热机械性能、耐腐蚀性能、阻燃性能以及高的玻璃化转变温度和热分解温度引起了众多研究者极大的兴趣,它有望在航空航天、船舶、微电子和军事领域得到广泛的应用。但该树脂也存在一些明显的缺点,如单体熔点高、加工性能差、催化剂易挥发、脆性大以及功能性匮乏等,本论文主要集中在聚苯腈单体的结构改性和树脂导热复合材料的制备来展开研究的。鉴于聚苯腈树脂存在单体熔点高、加工性能差,催化剂易挥发等问题,在本文中首先对聚苯腈树脂单体展开了研究,基于分子结构设计,通过一锅两步法在聚苯腈单体中引入了柔性芳香醚键以及氨基嘧啶结构,设计出了具有自催化性能的第二代聚苯腈单体,即2-氨基-4,6-双[3-(3,4-二氰基苯氧基)苯氧基]嘧啶(ACPP),该单体具有低的熔点(84℃)、低的粘度(<2 Pa·s),表现出了良好的加工性能,适合多种成型加工方式,而且ACPP聚合物具有良好的热稳定性、高的储能模量(4288 MPa)和玻璃化转变温度(Tg>400℃),这些优秀的性能为复合材料的制备提供了良好的基础。本文将硅烷化的多壁碳纳米管(MWCNTs)加入了上述合成的ACPP聚合物中,制备了ACPP/MWCNTs复合材料,旨在赋予树脂导热性能。通过研究分析MWCNTs表面成功修饰上KH-560,接枝率为1.3%。并且探讨了碳纳米管含量对复合材料性能的影响,经研究表明,复合材料的导热性能和热性能随MWCNTs含量的增加而提高,当其添加量为3 wt.%,复合材料热导率达到0.32 W·m-1·K-1,较纯树脂材料提高了33%;在空气和氮气氛围下,复合材料热失重5%时的温度分别为479.4℃和485.1℃,较原始提高了1.5%和1.9%;复合材料初始储能模量达到了4408 MPa,较纯树脂提高了8.7%,并且Tg均大于400℃且有增大趋势,表明碳纳米管的加入可以有效提高聚合物的热性能以及导热性能。三点弯曲分析表明,MWCNTs含量为1 wt.%的复合材料的弯曲强度和弯曲模量分别较原始树脂提高了23.8%和20%,达到了最大值。
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