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干法缠绕成型用改性苯并噁嗪树脂组合物及其性能研究*

2021-03-03张光喜刘建超张秋禹

合成材料老化与应用 2021年1期
关键词:力学性能改性催化剂

徐 雨,张光喜,刘建超,张秋禹,刘 宁,杨 东

(1 西安航天复合材料研究所, 陕西西安 710025; 2 西北工业大学理学院,陕西西安 710072)

苯并噁嗪(BOZ)是一种由邻羟基苯甲胺和甲醛经Mannich 反应而生成的热固性氮杂环化合物,它最早出现于1944 年,到1973 年才开始被用于开环聚合制备热固性塑料,但仍未实现生产应用。直到1990 年,不同结构的酚类化合物和伯胺类化合物与甲醛或多聚甲醛反应研究逐步揭示了BOZ 的开环聚合机理、力学、耐湿热、介电等性能[1]。至此, BOZ 树脂的工业应用才广泛展开。

与其他热固性树脂相比,BOZ 树脂的独特之处在于:(1)分子结构可设计性灵活;(2)固化时无小分子释放,制品孔隙率低;(3)固化收缩率接近于零;(4)固化物耐热性佳;(5)固化物残碳率高且阻燃性优异;(6)固化物力学性能优异;(7)固化物热膨胀率、摩擦系数、吸湿性和介质损耗均较低[2]。采用BOZ 树脂和玻璃纤维或碳纤维制成的复合材料在电子电器、轨道交通、零部件、航空航天等领域常用作绝缘材料[3-4]、阻燃材料[5]、耐磨材料[6]以及耐烧蚀材料[7-8]。分析发现,这些领域使用的BOZ 树脂主要采用模压或RTM 工艺[9-12],鲜有关于缠绕成型工艺的报道。

BOZ 树脂用于缠绕成型工艺的主要不足是:(1)固化温度高(≥200℃),对芯模的耐热性要求很高;(2)树脂固化第一阶段温度高且凝胶时间长,树脂粘度低且易流动,与纤维复合后固化所得复合材料含胶量不均且局部缺胶;(3)固化物脆性大且韧性差[13-14]。因此,为适应缠绕成型工艺,必须对BOZ 树脂进行改性,以达到降低固化温度、提高强度和韧性的目的。……

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