SCESiO2/PESMBAE复合材料非等温固化动力学及耐热性

陈宇飞 汪波涛 李芳亮 滕成君 谭珺琰

摘要：为了研究超临界二氧化硅/聚醚砜/二烯丙基双酚A/双酚A双烯丙基醚/双马来酰亚胺（SCESiO2/PES/BBA/BBE/MBMI）复合材料的固化动力学和耐热性（BBA/BBE/MBMI以MBAE表示）。利用SEM观察材料断面形貌；利用非等温DSC（差示扫描量热）法，研究复合材料的非等温固化动力学；利用热失重分析法（TGA）分析不同SiO2含量对材料耐热性影响。结果表明：当SCESiO2和PES含量适当时，在基体中分散均匀，且断面呈现韧性断裂；根据Kissinger方程和Ozawa方程计算出复合材料的表观活化能分别为9278kJ/mol和9665kJ/mol，再利用Crane方程和n级动力学模型计算出固化动力学方程为：dα/dt=477×108（1-α）091e（-1139/T），确定了固化工艺。当SCESiO2质量分数为2%，PES质量分数为5%时，复合材料的热稳定性最好，热分解温度为44563℃，比掺杂前提高了58℃。

关键词：

双马来酰亚胺；非等温固化动力学；二氧化硅；耐热性

DOI：1015938/jjhust201705020

中圖分类号： TQ317

文献标志码： A

文章编号： 1007-2683（2017）05-0110-06

收稿日期： 2016-01-26

基金项目： 哈尔滨市创新人才基金（2015RAXXJ029）

作者简介： 汪波涛（1992—），男，硕士研究生；

李芳亮（1984—），男，硕士研究生

通信作者： 陈宇飞（1963—），女，教授，Email：chenyufei@hrbusteducn

Nonisothermal Curing Kinetics and Heat Resistance

of SCESiO2/PESMBAE Composites

CHEN Yufei1，WANG Botao1，LI Fangliang2，TENG Chengjun3，TAN Junyan1

（1School of Material Science and Engineering， Harbin University Science and Technology， Harbin 150040， China；

2Harbin Zhanwang Chemical limited company， Harbin 150000， China；

3Harbin Xiangfang District Center for Disease Control and Prevention， Harbin 150030， China）

Abstract：In order to study curing kinetics and heat resistance of supercritical silica（SCESiO2）/ polyether sulfone（PES）/diallyl bisphenol A（BBA）/bisphenol A diallyl oxide（BBE）/bismaleimide（MBMI）， （BBA BBE/MBMI expressed in MBAE） The micro morphology of the fracture surface was observed by SEM Nonisothermal curing kinetics of reaction process was studied with Differential Scanning Calorimetry （DSC） The content of SCESiO2 influenced on the heat resistance of composites by thermal gravimetric analysis （TGA） The results showed that PES and SCESiO2 uniformly dispersed in matrix， when the SCESiO2 content and PES were appropriate， and its cross section exhibited ductile fracture， the apparent activation energy of composities were 9278 kJ/mol and 9665 kJ/mol according to Kissinger and Ozawa equations， respectively The curing kinetics equation was dα/dt=477×108（1-α）091e（-1139/T） by Crane equation and the norder kinetic model When the content of SCESiO2 was 2%， PES content was 5%， the thermal stability of composites was preferably， the thermal decomposition temperature was 44563℃ and improved 58℃ than that of undoped material

Keywords：bismaleimide； nonisothermal curing kinetics； silica； heat resistance

0引言

双马来酰亚胺（BMI）是具有良好耐热性、绝缘性的亚胺类树脂，其中的网状结构使其具有较高的硬度、强度，而固化后的BMI树脂脆性较大，抗应力开裂能力不强，使得BMI适用范围受限[1-4]。目前大量的研究是针对于BMI增韧改性，而在力学性能提高的同时其耐热性降低，本文主要研究二氧化硅对其耐热性能的补偿作用。通过添加超临界二氧化硅[5]（SCESiO2）、PES树脂改性双马树脂，制备了SCESiO2/PESMBAE复合材料，并采用DSC法研究了复合材料的固化动力学工艺过程，为进一步探索改性该体系的固化工艺条件提供了理论依据；……