聚酰亚胺泡沫及其碳纤维蜂窝增强材料的制备与表征

发布时间：2020-04-10 00:49

【摘要】：本文探讨了聚酰亚胺泡沫及其碳纤维蜂窝增强材料的制备与性能。首先以3,3′,4,4′-二苯甲酮四甲酸二酐(BTDA)、3,3',4,4'-联苯四羧酸二酐(BPDA)、乙醇和4,4′-二氨基二苯甲烷(MDA)为主要原料制备了聚酰亚胺前驱体粉末和泡沫;其次采用碳纤维布、环保型热熔胶和聚酰胺酸溶液浸渍树脂来制造不同孔格尺寸及密度的碳纤维蜂窝;然后将聚酰亚胺前驱体粉末填充到碳纤维蜂窝中经发泡和后处理得到碳纤维蜂窝增强聚酰亚胺泡沫材料。并对其性能进行了表征。采用傅里叶红外光谱(FT-IR)和核磁共振氢谱(~1H-NMR)对BTDA酯化产物和BPDA酯化产物进行分析,确定了BTDA酯化反应时间为1h,BPDA酯化反应时间为12h。通过扫描电镜(SEM)对聚酰亚胺前驱体粉末的形貌进行了分析,发现粉末粒子尺寸为0.5-30μm的空心微球。通过热重分析(TGA)确定了聚酰亚胺前驱体粉末的发泡温度在110℃~260℃范围内。采用傅里叶红外光谱(FT-IR)分析聚酰亚胺泡沫的结构,证明高温处理后得到的聚酰亚胺泡沫已完全亚胺化。通过热重分析(TGA)证明了聚酰亚胺泡沫具有极好的耐热性,聚酰亚胺泡沫失重5wt/%和10wt/%的分解温度分别均在490℃和540℃以上,结果显示了聚酰亚胺泡沫具有良好的耐热性。利用扫描电镜(SEM)、热失重分析仪(TGA)、极限氧指数仪(LOI)、微机控制电子万能试验机、DR-1导热系数测定仪对聚酰亚胺泡沫的结构和性能进行表征。结果表明:随着BTDA与BPDA摩尔比的降低,开孔率、压缩强度和导热系数减小,极限氧指数增大。结果表明聚酰亚胺泡沫具有优异的阻燃性和热稳定性。利用微机控制电子万能试验机、DR-1导热系数测定仪对碳纤维蜂窝增强聚酰亚胺泡沫材料的压缩性能及隔热性进行了测试,并与聚酰亚胺泡沫和碳纤维蜂窝的性能进行了比较。结果表明碳纤维蜂窝增强聚酰亚胺泡沫的强度比纯聚酰亚胺泡沫和碳纤维蜂窝的压缩强度高得多,其中比纯聚酰亚胺泡沫的压缩强度高达85倍,比碳纤维蜂窝的压缩强度高达35倍。说明碳纤维蜂窝和聚酰亚胺泡沫有很好的协同效应。随着碳纤维蜂窝孔格尺寸的减小,碳纤维蜂窝增强聚酰亚胺泡沫复合材料的压缩强度增加而形变恢复的能力逐渐降低。同时碳纤维蜂窝增强聚酰亚胺泡沫也具有良好的隔热性能。
【图文】：

铝蜂窝,增强泡沫,泡沫,灰色

窝增强泡沫材料(黑色部分表示铝蜂窝，灰色部比较低，国内外的学者已经做了大量的研广泛应用在增强聚合物泡沫材料方面。蜂窝增强聚合物泡沫材料的吸声性能，，计客车车内噪声控制做出了较大贡献。制备了铝蜂窝芯材增强聚合物泡沫，并对进行了分析，分析结果表明：适当的在聚聚合物泡沫增强也可以明显的改善夹层结究现状比强度高、抗冲击性能好、可设计性极强领域，特别是航空航天方面，蜂窝夹层结领域必要的结构材料之一。早期的蜂窝芯蜂窝夹层结构材料以及纤维增强树脂蜂窝、芳纶纸、玻璃钢、棉布等。

三维图,铝蜂窝,正六边形,三维图

图 1-2 正六边形铝蜂窝三维图类是芳纶纸蜂窝。芳纶纸蜂窝的制作工艺将芳纶纸蜂窝分为 Nomex 间位芳纶纸蜂具有轻质、强度高、阻燃、耐高温、低关的部件上[49]。过浸胶、叠合、热压、脱模、切割等工艺图 1-3 芳纶纸蜂窝的制作工艺流程压制分切剪切定型
【学位授予单位】：河北科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ328;TB332

【参考文献】