含芳雜環耐高溫雙馬樹脂及其先進復合材料制備技術
成果概況
成果類別: | 應用技術 | 體現形式: | 新材料 | 課題來源: | 部門計劃 |
起止時間: | 2007.01 至2013.12 | 研究形式: | 與院校合作 | 所處階段: | 中期階段 |
成果屬性: | 原始性創新 |
成果簡介
本項目屬于高性能高分子材料和先進聚合物基復合材料科學技術領域。先進聚合物基復合材料以其比強度高、比模量大、耐高溫、耐腐蝕等一系列優異的性能,被廣泛的應用于航空航天、武器裝備等眾多國防工業領域中。其科技發展水平是制約未來新一代作戰飛機、高速飛行器、導彈發動機殼體等國家重大工程裝備需求及縮小與發達國家差距的關鍵材料。雙馬來酰亞胺(BMI)樹脂是繼環氧樹脂之后,耐高溫先進聚合物基復合材料最重要的基體樹脂之一。
本項目針對商業化BMI單體品種單一、溶解性差、熔點高,其改性樹脂耐熱性不佳以及復合材料韌性不足等共性關鍵問題,從分子結構出發設計合成了含酞(芴)Cardo結構鏈延長型BMI(PBMI)和含1,3,4-噁二唑不對稱結構BMI(ZBMI)兩類新型結構的BMI系列單體;以此為基礎,采用PBMI和ZBMI與二烯丙基雙酚化合物進行預聚反應,在國際上首次合成了一系列耐溫性能在250~320℃可調控的含酞(芴)Cardo或1,3,4-噁二唑芳雜環結構及醚鍵連接的鏈延長型可溶性耐高溫BMI樹脂。研究并確定了碳和PBO纖維增強改性BMI樹脂基復合材料的模壓、纏繞成型工藝參數,以此新型BMI樹脂為基體成功制備了可廣泛用于航空航天、交通運輸、石油化工等眾多工業領域的先進復合材料。發明了采用低溫等離子體處理對纖維表面進行”接枝+刻蝕“的改性技術,以期達到優化復合材料界面結構與性能的目的,使復合材料的層間剪切強度提高40%以上;揭示了等離子體處理功率、時間以及氣氛對復合材料界面性能的影響關系及其變化規律,構建了纖維表面微觀結構與復合材料界面粘接強度間的關系。研制開發成功在250~320℃可長期使用、具有優異力學性能的耐高溫BMI樹脂基復合材料,為新一代戰機、武器裝備等用耐高溫復合材料提供可靠設計與選材依據。
發明的“可溶性雙馬單體、改性耐高溫雙馬樹脂及其纖維增強復合材料制備新技術”,具有溶解性好、熔點較低(120~145℃)、加工窗口寬(65~130℃)、玻璃化轉變溫度高(324~401℃)等諸多優異性能,是一種兼具優良加工工藝性能和耐熱性的高性能樹脂;纖維表面等離子改性技術是一種高效、環保、極具發展前景的復合材料界面改性技術。基于新型BMI樹脂及纖維表面等離子體改性技術制備的耐高溫先進復合材料攻克了傳統雙馬樹脂基復合材料存在的固化熱應力開裂、損傷容限低、界面粘結強度性能差等技術難題,為其在航空作戰飛機、高速飛行器、航天耐高溫復合材料結構部件、石油測井耐高壓復合材料絕緣體上的大規模應用奠定了基礎。 本項目共申請發明專利10項;已授權4項;發表SCI、EI收錄的研究論文60余篇;培養碩博研究生及博士后共計16名。
本項目技術發明已用于航空航天、石油化工、交通運輸、電氣絕緣等眾多產業領域,近三年累計新增利稅超過1億元。突破了國外對高性能高分子材料的技術壟斷和封鎖,提升了我國高性能BMI樹脂及其先進復合材料界面改性技術的核心競爭力,促進相關領域產品升級換代,為武器裝備減重增程和滿足國家重大工程需求具有重要意義。
應用前景
主要應用行業: | 制造業 | 知識產權形式: | 專利 |
應用狀態: | 產業化應用 | 擬轉化方式: |
單位概況
完成單位: | 大連理工大學 | ||
單位地址: | 遼寧省大連市甘井子區凌工路2號 | ||
單位電話: | 0411-84708304 |
聯系方式
聯系人: | 潘迅 | 聯系人電話: | 0411-84708602 | 聯系人Email: | kjccgb@dlut.edu.cn |
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