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氰酸酯树脂是一类综合性能优异的高性能热固性树脂,其具有高的耐热性、低的吸湿率、小的热膨胀系数、低的介电常数和损耗、在固化过程中无低分子物析出等优点。其中,双环戊二烯型氰酸酯树脂(DCPDCE)将具有优异介电性能和耐湿热性能的双环戊二烯引入到氰酸酯骨架中,使其具有更低的介电常数、介电损耗和吸湿率,在航空航天、电子工业等诸多领域更具有竞争力。但同时固化DCPDCE树脂具有高的交联密度又使其脆性较大。目前许多改性方法虽然可以有效的提高氰酸酯树脂的韧性和强度,但是经常会牺牲它们原有的一些优异性能如介电性能和热性能,这在很大程度上降低了改性氰酸酯在工业上的应用价值。因此,在增韧增强氰酸酯树脂的同时如何保持其原有的杰出性能是研究的重点。氧化石墨烯具有特殊的准二维分子结构与优异的力学性能、热性能以及电学性能,但目前存在的主要问题是氧化石墨烯在树脂中的分散性差及其与树脂的界面结合强度低。超支化聚合物具有低粘度、高流变性以及末端含有大量可反应的活性基团等特点,可为氧化石墨烯在树脂中的分散以及界面结构的改善及控制提供一种新方法。因此,本文设计合成了几种超支化聚合物接枝的氧化石墨烯,并将其应用于DCPDCE树脂的改性,以期在有效增韧DCPDCE树脂的同时,赋予DCPDCE树脂优异的耐热性和介电性能。本文的主要研究内容如下:1.利用水解缩合法合成了含有环氧基的超支化聚硅氧烷接枝的氧化石墨烯(HPE-GO),将HPE-GO通过熔融共混法加入到DCPDCE树脂中制备了HPE-GO/DCPDCE纳米复合体系。HPE-GO的加入提高了DCPDCE树脂的冲击和弯曲强度、耐湿热性能以及介电性能。其原因可概括为:一方面HPE-GO表面接枝的超支化聚硅氧烷可以避免氧化石墨烯片层的重新堆叠;另一方面环氧基超支化聚硅氧烷可作为“桥梁”使氧化石墨烯和DCPDCE树脂通过化学键连接起来,增强了两相之间的相互作用力。2.利用硅氢加成法合成了含有双键的超支化聚硅氧烷接枝的氧化石墨烯(HPD-GO),并利用其制备HPD-GO/DCPDCE纳米复合体系。研究了HPD-GO对DCPDCE树脂的力学、介电以及耐湿热性能的影响。结果表明,HPD-GO比HPE-GO具有更好的改性效果,当HPD-GO的含量为0.6 wt%时,复合体系的冲击强度和弯曲强度相比于纯基体分别提高了69%和51%,力学性能的显著提高可归因于硅氢加成法制备的HPD-GO对氧化石墨烯片层的破坏较小且接枝率较高,可以极大限度的使氧化石墨烯层离,显著提高氧化石墨烯在树脂中的分散,而且HPD-GO末端含有更多的活性基团,可以与DCPDCE树脂发生化学反应,进一步提高界面结合强度,在断裂过程中,树脂中均匀分散的氧化石墨烯片层能够更有效的分散应力。而复合体系耐水性能的提高主要归结为HPD-GO可以有效发挥物理阻隔作用。热重分析表明,HPD-GO/DCPDCE复合体系比纯基体表现出更高的起始热分解温度和残重率,这是由于氧化石墨烯的“弯曲通道”效应可以阻止降解产物挥发、逃逸,从而提高了纳米复合体系的热稳定性。3.利用循环接枝法合成了超支化聚磷腈接枝的氧化石墨烯(HPC-GO),并将其加入到DCPDCE树脂中制备HPC-GO/DCPDCE纳米复合体系。XPS、FTIR、XRD以及TEM等分析表明,末端为氨基的超支化聚磷腈成功接枝到了氧化石墨烯表面,并使氧化石墨烯得到了一定程度的还原,使得氰酸酯复合体系的介电性能也因此改变,介电常数略有增大,但是介电损耗却有所降低。HPC-GO/DCPDCE复合体系的冲击强度和弯曲强度提高幅度低于HPD-GO/DCPDCE复合体系,产生的原因可能是由于六氯环三磷腈中磷氮六元环的柔韧性没有超支化聚硅氧烷中的硅氧硅链节好。此外,复合体系的耐湿热性能相对于纯基体也有了提高。4.利用亲核取代反应合成了超支化聚倍半硅氧烷接枝的氧化石墨烯(HPP-GO),并利用其制备HPP-GO/DCPDCE纳米复合体系,研究了HPP-GO对DCPDCE树脂性能的影响。研究发现,HPP-GO的末端氨基可以与-OCN发生反应,使DCPDCE树脂的固化温度和活化能显著降低。同时,HPP-GO/DCPDCE改性体系表现出更优异的力学性能、更高的耐热性、更低的介电常数和损耗以及更好的耐湿性能。力学性能的显著提高是由于接枝到氧化石墨烯表面的POSS笼型骨架具有巨大的空间位阻和显著的纳米增强效应。其次,HPP-GO引入的POSS具有中空结构和低极性等特点,使得体系的介电常数和损耗降低。另外,由于HPP-GO的高度位阻以及其与基体之间粘结强度较大,也使改性体系的热稳定性得到了显著提高。5.利用动态力学热分析技术研究了HPE-GO/DCPDCE、HPD-GO/DCPDCE、HPC-GO/DCPDCE以及HPP-GO/DCPDCE复合体系的界面粘结性能,并探讨了界面结构对四种复合体系力学、介电以及热稳定性能的影响,提出了在氧化石墨烯片层与DCPDCE树脂之间存在着共价连接界面层和超支化聚合物柔性界面层,其中,共价连接是提高界面粘结强度的基础,而超支化聚合物链层的存在则起到增韧、缓冲等更加复杂的作用,复合体系的最终性能将取决于二者综合作用的结果。