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1、双马来酰亚胺树脂改性 西北工业大学 2005年4月 1 双马来酰亚胺树脂 Bismaleimide Resin（BMI） 2 3 n突出的耐热、耐湿热性 n良好的力学性能 n优良的介电性能 n良好的工艺性 n耐辐射、耐化学品 双马来酰亚胺树脂的优点 4 应用领域 n电器绝缘材料：耐高温浸渍漆（溶剂型和无溶 剂型）、层压板、覆铜板、模压塑料等 n耐磨材料：金刚石砂轮、重负荷砂轮、刹车片 、耐高温轴承粘合剂等。 n航空结构材料 n航天结构材料 n功能材料 n其它方面 5 n高熔点结晶固体 n普通溶剂中溶解性差 n熔融后即聚合 n固化物脆性大 双马来酰亚胺树脂的缺点 高性能树脂 应用的瓶颈 6 国内
2、外研究现状 国内外在BMI改性方面进行了以下几 个方面的研究工作： n橡胶及热塑性树脂改性BMI n二元胺改性BMI n二元胺环氧树脂改性BMI n几种不同结构BMI树脂的共聚 7 我们的主要工作我们的主要工作 n新型韧性马来酰亚胺树脂的 分子设计与制备 n新型烯丙基系列化合物的分 子设计与制备 n高性能复合材料树脂基体的 研究 8 新型韧性马来酰亚胺树脂的 分子设计与制备 n双马来酰亚胺树脂工艺性差、韧性低的原因 是结构规整性好、分子链刚性大、交联密度 高。 n双马来酰亚胺树脂改性的思路就是破坏结构 规整性、引入柔性链锻、降低交联密度。 n我们合成了8种不同结构的韧性双马来酰亚 胺树脂 9
3、取代型马来酰亚胺树脂 10 11 甲基取代BMI是由取代酸酐和二元胺 合成而得，由于取代基的引入破坏了BMI 的结构规整性使其结晶性变差，熔点大 幅度下降，溶解性提高，树脂固化物的 韧性得到改善 12 环氧型双马来酰亚胺树脂 环氧型双马来酰亚胺树脂综合了 环氧树脂的粘附力强和双马来酰亚胺 树脂耐热性高的特点，且成型工艺性 良好，软化点在4080，可以溶解 在丙酮溶 剂中。 13 14 15 本征共聚增韧型马来酰亚胺树脂 16 17 18 19 20 21 22 取代基、烯丙基的引入使双马来酰 亚胺树脂的结构规整性受到破坏而具有 低的熔点和良好的溶解性；结构中的取 代基、醚键、烯丙基与酰亚胺环的
4、加成 反应产物赋予树脂高的韧性，但又不会 影响其耐热性；根据不同性能（如工艺 性、耐热性、强度和韧性）的要求可通 过调整取代基、烯丙基、马来酰亚胺环 的含量与配比进行分子设计 23 新型烯丙基系列化合物的 分子设计与制备 n烯丙基苯基化合物在常温下为液体，与双马来酰亚 胺树脂共聚所得预聚物稳定、易溶、粘附性好，固 化物坚韧、耐热、耐湿热并且有良好的电性能和机 械性能。 n我们针对不同的使用要求和应用领域，运用分子设 计原理，采用具有不同性能特点的分子骨架作为主 链结构，创造性地制备出了性能各具特色的4类22 种系列化新型烯丙基化合物。 24 二烯丙基双酚A 25 26 二烯丙基双酚A在常温下为
5、琥珀色粘 稠状液体，粘度1015Pas，它是BMI改 性中应用最多的一种。它与BMI共聚所得 预聚物软化点低，溶解性良好，可以溶 解在丙酮溶剂中，树脂固化物具有良好 的力学性能和耐热性 27 二烯丙基双酚S 28 二烯丙基双酚S的工艺性和物理性能 与二烯丙基双酚A相当，它突出的特点是 由于砜基的存在使得固化树脂的耐热性 得到大幅度提高，其Tg300 ，热分解 温度大于450 29 用于BMI改性的活性稀释剂 30 BMI的不足之处是熔体的粘度较大， 烯丙基甲酚的粘度很小，它是改性BMI体 系中比较理想的活性稀释剂。 31 环氧型烯丙基系列化合物 以具有不同结构特点的环氧树脂 为主链结构，综合了
6、环氧树脂优异 的黏附性和力学性能及普通烯丙基 树脂(二烯丙基双酚A)改性双马来酰 亚胺树脂的优点。 32 33 环氧型烯丙基系列化合物 34 35 含胺型烯丙基系列化合 该类烯丙基化合物以不同的 有机胺为主链结构，除具有二 烯丙基双酚A的特点外， 还兼具 低粘度和催化特性。 36 37 酚醛型烯丙基系列化合物 该类烯丙基化合物以具有不同 结构特点的酚醛树脂为主链结构 ，具有优异的耐热和耐烧蚀性。 38 39 40 含硼型烯丙基系列化合物 该类烯丙基化合物含有硼元素， 其改性双马来酰亚胺树脂具有更突出 的耐热性和耐烧蚀性。 41 42 43 44 应用产品 n研制出了四种改性BMI树脂4501A
7、、HY2001、 JB2001、4503A等，它们可以和各种纤维制成 高性能的复合材料 n4501A、HY2001、JB2001具有优异的成型工艺 性，软化点较低（为3545），可以任意比 例与丙酮混溶。它们主要适应于真空袋压、模 压、热压罐等成型工艺 n4503A适用于树脂传递模塑工艺（RTM）成型复 合材料，它在室温下的粘度低（0.4Pa.s）， 工作期长(48h), 可以室温压铸成型复合材料 。固化树脂的Tg250 45 4501A固化树脂的性能 n密度 1.21 g/cm3 冲击强度 14.5kJ/m2 n拉伸强度 73 MPa HDT 268 n拉伸模量 3.67 GPa Tg 274 n断裂伸长率 2.02% Tdi， 425 n弯曲强度 120MPa 吸水率 3.2% (10GHz) 3. 3 tg(10GHz) 0.011 46 4503固化树脂的性能 n 密度，g/cm3 1.21 n 拉伸强度，MPa 71.2 n 拉伸模量，GPa 3.5 n 断裂伸长率，% 1.85 n 弯曲强度，MPa 82.6 n 冲击强度，kJ/m2 7.9 n HDT， 215 n Tg（DSC法）， 259 n tg（10GHz） 0.0118 n （10GHz） 3.3 47
