聚合物網(wǎng)絡(luò)復(fù)合材料的應(yīng)用
化學(xué)先生 / 2019-10-05
(1) IPN改性不飽和聚酯：Amoco化學(xué)公司的不飽和聚酯/聚氨酯混雜樹(shù)脂(商品名Xxylan)由組分I(二異銀酸酯/苯乙烯/引發(fā)前)與組分Ⅱ(低分子量不飽和聚脂二元醇/促進(jìn)劑)組成。兩組分混合后進(jìn)行聚氨脂的逐步聚合反應(yīng)和不飽和聚酯/苯乙烯共聚交聯(lián)反應(yīng)，得到種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn) 物、在兩種聚合物的相界面處具有互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這種混雜樹(shù)脂具有高強(qiáng)度、高模量、耐腐蝕、易加工等特點(diǎn)，應(yīng)用于樹(shù)脂基復(fù)合材料，可代替金屬及一些成本高的熱固性塑料。
(2) 環(huán)氧樹(shù)脂改性:環(huán)氧樹(shù)脂/聚 氨酯形成的SIN不僅具有顯著高于普通環(huán)氧樹(shù)脂的韌性、拉伸強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度和硬度，且熱穩(wěn)定性也可提高100°C左右。
Freman 化學(xué)公司研制出兩種 新型的環(huán)氧樹(shù)脂/不飽和聚酯樹(shù)脂IPN體系，具有環(huán)氨樹(shù)脂的性能和聚酯樹(shù)脂的易加工性，可用于先進(jìn)復(fù)合材料的拉擠成型和預(yù)役，極易濕潤(rùn)聚芳酰胺纖維、玻璃纖維和石墨纖維，其抗老化性能類似于環(huán)氧樹(shù)脂和乙烯基聚酯樹(shù)脂體系，其拉擠成型零件的制造像聚酯體系一樣容易；法國(guó)的Poussin Didier等用環(huán)氧樹(shù)脂/聚酯樹(shù)脂IPN體系制造碳纖維復(fù)合材料，具有良好的耐沖擊、耐老化和易加工特性。
環(huán)氧樹(shù)脂/芳香族熱塑性塑料形成的半IPN的韌性高于兩種組分，表現(xiàn)出典型的協(xié)同作用。極佳的樹(shù)脂韌性使纖維復(fù)合材料損傷容忍性顯著提高，而且不會(huì)損害復(fù)合材料的耐熱、耐濕性。用環(huán)氧樹(shù)脂和聚酰亞胺制備的IPN材料，其分解溫度比普通環(huán)氧樹(shù)脂高得多。
(3)聚酰亞胺的IPN改性:由脆性熱固性聚酰亞胺和韌性熱塑性聚酰亞胺形成耐熱的IPN,兩種樹(shù)脂間無(wú)交叉反應(yīng)。與單純的熱固性聚酰亞胺比較，用石墨纖維增強(qiáng)的聚酰亞胺IPN的韌性增加3.32倍，抗裂紋能力顯著增加，Tg由339°C增加到369°C
(4) 熱塑性塑料/聚硅氧烷-半-IPN復(fù)合材料:美國(guó) LNP公司在1986年的專利中報(bào)道了高模量熱塑性塑料(彎曲模量> 1. 305X 1013Pa)與含端乙烯基及Si--H鍵的聚二甲基硅氧烷及玻璃纖維在熔融注射過(guò)程中形成IPN結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料。增強(qiáng)纖維可抵抗收縮的翹曲，可用于制造高精度零件如齒輪、薄璧零件等，其流動(dòng)方向和橫向的收縮率分別為0. 003%和0.004%。
(5)碳纖維增強(qiáng)半-IPN:美國(guó)聯(lián)合碳化物公司研制的碳纖維增強(qiáng)半IPN體系由熱固性的改性酚醛樹(shù)脂和熱塑性的聚碳酸酯、聚砜、聚酯等制成，對(duì)碳纖維有良好的黏結(jié)性，熔體黏度低，易加工，復(fù)合材料的性能達(dá)到或超過(guò)環(huán)氧基復(fù)合材料，同時(shí)還具有沖擊強(qiáng)度高、吸水率低、耐熱性(250°C)、適用期長(zhǎng)、固化時(shí)間短、收縮率小等優(yōu)點(diǎn)。
(6) 熱塑性樹(shù)脂/芳香族二氰酸酯: 由PET、聚碳酸酯、聚砜等熱塑性塑料和芳香族二氰酸酯結(jié)合可合成一系列半-IPN,可將熱塑性塑料的強(qiáng)度、韌性、易加工性與熱固性塑料的使用溫度高的特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)。芳香族二氯酸酯加熱形成具有三嗪環(huán)結(jié)構(gòu)的交聯(lián)聚合物，可使材料具有較高的軟化溫度。據(jù)報(bào)道。由雙酚A二氰酸酯在石墨纖維增強(qiáng)的聚碳酸酯聚酯基體中聚合和交聯(lián)制得的半IPN,其斷裂韌性是石墨/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的5倍，而彎曲性能類似于環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料。從斷裂表面分析，纖維與基體的黏合良好。
(7) 基于乙炔端基砜的高性能半-IPN：有研究者研究了由乙炔端基砜(ATS-C)低聚物和高性能熱塑性塑料(如聚砜、PES-C、PEK-C等)形成的高性能半-IPN。ATS-C的加人引起熱塑性塑料的Tg和熱變形溫度顯著降低，改進(jìn)了其熔融加工性，起到增塑劑的作用。而熱塑性塑料則改進(jìn)了熱固性塑料的韌性。這種半-IPN體系的熔體黏度低，用作纖維復(fù)合材料基體時(shí)有利于浸潤(rùn)纖維而改善纖維-樹(shù)脂界面的黏結(jié)性能。
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