摘要
碳纤维增强树脂基复合材料的出现解决了碳纤维单独使用时脆性大的问题，树脂基体，尤其是高性能树脂基体，作为复合材料重要组成部分，对复合材料性能有至关重要的影响。双马来酰亚胺（BMI）树脂因加工成型简单，耐热性优异，而作为高性能复合材料树脂基体得到广泛运用。美中不足的是，BMI树脂在未改性前存在固化物质脆、韧性差的问题，在一定程度上限制了其运用。本文对BMI树脂进行热塑性改性，探究改性对树脂性能影响，并采用改性树脂制备纤维复合材料，对复合材料综合性能进行研究，具体结论如下： 本文首先进行分子设计，采用4,4’-二氯二苯砜分别与七种二元酚进行缩聚反应并对其进行封端改性，最终制备出十八种烯丙基砜醚树脂，并通过红外表征确定了相应结构，结果表明反应物分子链越短，反应越容易进行，封端改性就越容易。七种二元酚单体之中，以双酚A为反应单体合成的烯丙基砜醚树脂热学性能最佳，其玻璃化转变温度为171.66~201.18℃、热分解温度为373.78~465.26℃，与BMI体系相容性较好，最大溶解比例达到50%，即使是分子链最长的BPASA2221树脂，其溶解量也达20%，能够满足作为增韧剂使用的相容性要求。 采用BPASA21作为改性剂添加到BMI树脂体系中，添加量分别为0、5%、10%、15%、20%，研究BMI树脂体系性能与烯丙基砜醚树脂添加量之间的关系；以五种不同分子链长的双酚A型烯丙基砜醚树脂作为增韧剂，增韧剂添加量为10%研究烯丙基砜醚树脂对BMI树脂体系性能影响。研究发现，当所用增韧剂为BPASA21，添加量为10%时，改性BMI树脂综合性能最佳。该改性BMI树脂凝胶化时间更短，表观活化能小，反应活性高；改性树脂耐热性较好，树脂热分解温度可达402.21℃；介质损耗为0.67~1.09%，相对介电常数为2.92~2.97，介电性能得到显著提升；吸水率为0.76%，更能适应潮湿环境；树脂拉伸强度为79.58MPa，冲击强度为11.6KJ/m2，相较于未改性树脂提升了27.5%，树脂断裂伸长率达到3.80%，是高强碳纤维断裂伸长率的2.7倍，能充分满足作为碳纤维复合材料树脂基体的使用要求。 以BPASA21为增韧剂，含量为10%改性的BMI树脂和纯BMI树脂作为复合材料基体树脂制备出两种碳纤维布复合材料及两种玻璃纤维复合材料。改性树脂碳纤维复合材料比纯树脂碳纤维复合材料有更高的拉伸强度和弯曲强度，改性树脂碳纤维复合材料拉伸强度和弯曲强度分别为356.6MPa和297.5MPa，这表明改性树脂能够起到很好的层间增韧效果。改性树脂玻璃纤维复合材料介质损耗为0.73~0.96%，相对介电常数为3.63~3.68，相比于纯树脂玻璃纤维复合材料而言介电性能有了较大提升。除此之外，改性树脂碳纤维复合材料吸水率仅为0.53%，相较于纯树脂碳纤维复合材料下降了33.75%，防水性更佳，更能够适应潮湿环境。
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