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含硅芳炔树脂(PSA)是一种新型耐高温树脂,可与石英纤维制备特种功能性复合材料,在航空航天等高科技领域具有广阔应用前景。但是它的分子极性小,表面能低,与石英纤维复合时的粘结性能差,影响复合材料的力学性能。另外,由于PSA自身的刚性,使得复合材料韧性不佳。 本文从含硅芳炔树脂(PSA)分子结构特点出发,设计合成了一种含有噁嗪环和端炔的新型硅烷偶联剂BCA,并以BCA改善QF/PSA复合材料的界面性能。考察了BCA处理方法、处理时间、添加量对复合材料力学性能的影响,结果表明:采用预处理法并且预处理时间为50 min时为BCA的最佳处理工艺;当BCA添加量为2.0 wt%(相对于QF质量)时,复合材料的层间剪切强度(ILSS)和弯曲强度都取得最大值,分别较未处理前提高了69.1%、68.8%,当BCA添加量为1.0 wt%时,复合材料冲击强度提高了31.8%。 比较了BCA与中间产物CA-3对复合材料的增强效果。结果表明CA-3的添加提高了复合材料层间剪切强度和弯曲强度,但是略低于BCA改性QF/PSA复合材料的力学性能。BCA、CA-3改性复合材料的Td5分别为572℃、562℃,900℃时残碳率分别为89.0%、88.0%,复合体系依然具有良好耐热性。探究了复合材料力学性能在200℃以及250℃下的变化,结果表明:在200℃和250℃下BCA依然能够提高复合材料的力学性能。200℃时,添加2.0 wt% BCA、CA-3时,QF/PSA复合材料ILSS分别提高41.8%、34.0%,弯曲强度分别提高55.4%、32.7%。250℃时添加2.0 wt% BCA、CA-3的复合材料ILSS分别提高了24.3%、17.6%,弯曲强度分别提高27.5%、14.1%。 采用差示扫描量热分析(DSC)、红外光谱分析(FT-IR)、X-射线电子能谱(XPS)、接触角测试、原子力扫描电镜(AFM)、扫描电镜(SEM)等分析测试手段表征了BCA、CA-3与QF/PSA复合材料的相互作用机制和界面改性效果。结果表明:偶联剂BCA、CA-3能够分别与PSA和QF相互作用,形成良好的化学键合,BCA、CA-3改善了QF/PSA复合材料的界面性能。