含三苯基新型三唑树脂及其复合材料的制备与性能研究

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聚三唑树脂是由叠氮化合物与炔基化合物进行1,3-偶极环加成反应形成主链结构中含有1,2,3-三唑环的一类高性能树脂。通过改变叠氮化合物或者炔基化合物的分子结构可制备得到不同结构与性能的聚三唑树脂。本文利用含三苯基醚炔和叠氮化合物的热聚合反应,合成具有低温固化特性的新型聚三唑树脂。  首先,设计合成了含三苯基醚的多炔化合物(POPP和PPE),采用FTIR、1H-NMR、13C-NMR、元素分析对其结构进行了表征,并由POPP制备了具有耐热的交联树脂P(POPP)。结果表明POPP树脂具有良好的溶解性和加工性,其交联固化产物在50-370℃范围内未出现玻璃化转变,氮气中5%热失重温度Td5达435℃。  其次,通过多炔化合物(POPP和PPE)和叠氮化合物的1,3-偶极环加成反应制备出热性能和加工性能均较好的聚三唑(P-PTA和E-PTA)树脂。通过流变、DSC、FTIR、DMA、TGA等方法表征了这两类树脂及其固化物的结构与性能,同时探讨了单体结构对树脂性能的影响。结果表明P-PTA和E-PTA树脂均可在80℃下固化;经后处理的P-PTA树脂的Tg达250-310℃,E-PTA树脂的Tg达215-275℃。提高树脂的平均官能度,Tg会提高;树脂的热分解温度Td5都在350℃左右。  最后制备了P-PTA/T700和E-PTA/T700单向碳纤维复合材料。P-PTA树脂/单向T700碳纤维复合材料常温下的弯曲强度达1513.3MPa,弯曲模量为117.9GPa,层间剪切强度为81.8MPa;在200℃下复合材料的弯曲强度为1006.9MPa,弯曲强度保留率66%; E-PTA树脂/单向T700碳纤维复合材料常温下的弯曲强度达1492.8MPa,弯曲模量为126.2GPa,层间剪切强度为71.6MPa;在170℃下复合材料的弯曲强度为741.5MPa,弯曲强度保留率50%。
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