多壁碳纳米管和聚醚砜改性双马来酰亚胺复合材料的力学性能与介电性能

陈宇飞　郭红缘　韩阳　滕成君

摘要：以4，4-二氨基二苯甲烷双马来酰亚胺（MBMI）为反应前驱体，3，3-二烯丙基双酚A（BBA）和双酚A双烯丙基醚（BBE）为活性稀释剂，制备MBMIBBABBE（MBAE）聚合物基体。采用聚醚砜（PES）和酸化修饰的多壁碳纳米管（MWCNTs）为改性剂，通过原位聚合法制备MWCNTs/PESMBAE复合材料。研究复合材料的力学性能和介电性能。MWCNTs/PESMBAE复合材料的力学性能采用冲击强度和弯曲强度进行表征，结果表明：冲击强度和弯曲强度均随着MWCNTs含量的升高呈现先增大后减小的趋势，且在质量分数为002%时达到最高，分别提升了74%和53%。复合材料介电常数随MWCNTs含量的升高而降低，在低频区变化不大，当频率大于104Hz时下降幅度增大；介电损耗略有升高，在频率小于104Hz仍为千分位，可作为常规绝缘材料使用。

关键词：

多壁碳纳米管；聚醚砜；双马来酰亚胺；力学性能；介电性能

DOI：10.15938/j.jhust.2018.05.026

中图分类号： TB332

文献标志码： A

文章编号： 1007-2683（2018）05-0147-04

Mechanical Properties and Dielectric Properties

of Bismaleimide Composites Modified by Multiwalled

Carbon Nanotubes and Polyethersulfone

CHEN Yufei1，2，GUO Hongyuan2，HAN Yang2，TENG Chengjun3

（1.Key Laboratory of Engineering Dielectrics and Its Application，Ministry of Education， Harbin University of Science and Technology， Harbin 150080， China； 2.School of Materials Science and Engineering， Harbin University of Science and Technology， Harbin 150040， China； 3.The centre of disease control， Harbin 150000， China）

Abstract：3，3diallyl bisphenol A （BBA） and bisphenolA diallyl ether （BBE） were used as reactive diluent to toughen 4，4diamino diphenyl methane bismaleimide （MBMI） and obtained MBMIBBABBE（MBAE） polymer matrix. Polyether sulfone （PES） and acidMWCNTs as modifier， MWCNTs/PESMBAE composite was prepared through insitu polymerization method. The mechanical properties of MWCNTs/PESMBAE composites were characterized by impact strength and flexural strength. The results showed that the impact strength and bending strength were both changed with the content of MWCNTs and showed a trend of first increases and then decreases， increased by 74% and 53%， respectively， when the content of acidMWCNTs was 002wt%. The change of dielectric constant for composite was not remarkable in low frequency area， when the frequency was more than 104Hz they decreased obviously. Dielectric loss of composites increased slightly， but they were less than 1×10-3， this composites could be used as a conventional insulation materials.

Keywords：multiwalled carbon nanotubes； polyether sulfone； bismaleimide； mechanical properties； dielectric properties

0引言

先進树脂基基体双马来酰亚胺树脂（BMI）综合性能好，其耐高温、耐湿热、耐辐射性能好于环氧树脂，加工性优于聚酰亚胺，目前广泛用于航空航天领域 [1]。然而未改性的BMI交联密度高，抗冲击性能和抗应力开裂的能力较差，这些缺点限制了其应用[2]。采用韧性好、模量高以及耐老化性优异的聚醚砜树脂（PES）对其进行改性，可提高双马树脂韧性并改善加工性[3]，但PES的引入会增加材料的介电损耗和介电常数。多壁碳纳米管（MWCNTs）是一种由多层石墨片卷曲而成的无缝纳米管壳层结构[4-6]，具有突出的力学性能和介电性能[7]，经过修饰的MWCNTs与聚合物基体间粘结性能良好，能顺利地将外界载荷传递到增强体MWCNTs上[8]，起到增韧和提高介电性能的双重作用。……