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芳基乙炔树脂是一类新型的热固性树脂,具有优良的热性能和力学性能,广泛应用于航空航天领域,是取代酚醛树脂作为耐烧蚀材料基体树脂的的首选。但是芳基乙炔单体聚合过程中有大量的热放出,容易发生爆聚。此外,芳基乙炔聚合得到聚芳基乙炔分子中残留未反应的乙炔基,这是影响聚芳基乙炔耐热性能主要因素。因此寻找一种新的方法来控制芳基乙炔聚合热的释放和提高聚芳基乙炔的耐热性能是十分必要的。
本文采用60Co辐照芳基乙炔预聚体和芳基乙炔单体,然后热聚合制备得到聚芳基乙炔,对聚芳基乙炔的结构和性能进行分析;同时为了提高聚芳基乙炔的性能,我们探讨辐射后处理对聚芳基乙炔的结构和性能的影响。
本文采用差示扫描量热仪(DSC)研究辐照的芳基乙炔预聚体和芳基乙炔单体的固化放热,并确定其固化工艺;采用紫外光谱(UV)、质谱和核磁(1H-NMR)分析芳基乙炔聚合过程结构的变化;采用TGA研究聚芳基乙炔的耐热性能和热分解行为;采用FTIR和13C-NMR表征制备的聚芳基乙炔的结构。得到主要结论如下:
(1)芳基乙炔和芳基乙炔预聚体经60Co辐照后,固化放热量减小。这表明辐照能够有效地降低芳基乙炔固化反应热,使固化过程安全可控。
(2)辐照的对二乙炔基苯单体中存在二聚体和三聚体,不同于未辐照的对二乙炔基苯单体;辐照的对二乙炔基苯热聚合过程与未辐照的对二乙炔基苯热聚合过程存在差别。
(3)辐照的对二乙炔基苯热聚合物的共轭烯烃结构与苯环结构之比为0.65,未辐照的对二乙炔基苯热聚合物生的共轭烯烃结构与苯环结构之比为1.41,表明辐照的对二乙炔基苯热聚合生成较多的苯环结构。
(4)辐照的芳基乙炔单体热聚合得到的聚芳基乙炔(γ-PAA)的耐热性能优于未辐照的芳基乙炔热聚合得到的聚芳基乙炔(PAA),经辐照后处理后,γ-PAA和PAA耐热性都得到了能提高,并且随着辐照后处理剂量的增大,耐热性能提高得越明显。