低黏度聚硅炔酰亚胺树脂及其复合材料的制备与性能

摘要

以4,4'-氧双邻苯二甲酸酐（ODPA）、1,3-双(4-氨基苯氧基)苯（1,3,4-APB）、3-氨基苯乙炔（APA）为原料合成了乙炔基封端的聚酰亚胺（PI）。利用傅里叶变换红外光谱和核磁共振氢谱对PI的结构进行了表征。通过将PI与含硅芳炔（PSA）树脂进行共聚反应，成功合成了聚硅炔酰亚胺（PSI）树脂。通过旋转流变仪分析了PSI树脂的流变行为，PI质量分数为10%的PSI树脂（PSI-10）熔体黏度小于1 Pa·s的温度区间为98～187℃，在110℃下可维持黏度小于1 Pa·s的时间超过6 h，符合树脂传递模塑成型（RTM）工艺的要求。通过差示扫描量热法（DSC）对PSI树脂的热固化特性进行深入研究，并据此设计固化工艺。同时，利用热重分析（TGA）对PSI树脂的热稳定性进行了评估。对于PSI-10树脂的固化产物，其在失重5%时的热分解温度（Td5）为602℃，而在800℃时的残碳率（Yr800）高达89.8%。用万能试验机测得PSI-10树脂固化物的弯曲强度为34.0 MPa，比纯PSA树脂提升了64%。石英纤维增强PSI-10复合材料的弯曲强度和层间剪切强度（ILSS）分别为340 MPa和23.0 MPa，力学性能较好。这是因为PI的引入使得树脂的韧性提高，同时也提高了树脂与增强材料的黏结性能。

关键词

含硅芳炔树脂 / 聚酰亚胺 / 复合材料 / 低黏度 / 力学性能