可溶性聚酰亚胺低聚物改性双马来酰亚胺树脂的研究

摘要

本文分别以4，4'-（六氟异丙烯）二酞酸酐(6FDA)和2，3，3'，4'-二苯醚四甲酸二酐(α-ODPA)为酸酐来源，二氨基二苯醚为胺源采用一步法合成了两种新型双马来酰亚胺树脂改性剂分别记为6FPIO和α-PIO。采用红外光谱(FT-IR)、分子量测试(GPC)、X-射线衍射(XRD)对其结构进行基本分析，并对所合成的新型双马来酰亚胺树脂改性剂的溶解性进行了测定。结果表明，两种双马来酰亚胺树脂改性剂的数均分子量分别为1712和1682，所合成的聚酰亚胺低聚物在丙酮中具有一定的溶解性。
　　为提高双马来酰亚胺树脂体系固化物的韧性，将所合成的可溶性聚酰亚胺作为改性剂加入传统的双马来酰亚胺树脂（4-4-双马来酰亚胺基二苯甲烷，BMI）中，并研究了改性剂含量的不同对传统双马来酰亚胺树脂体系的凝胶时间，粘温关系，固化反应和力学性能的影响。
　　通过平板小刀法分别测定了6FPIO/BMI和α-PIO/BMI树脂体系的凝胶特性，并计算了各个体系的反应活化能，结果表明改性体系的反应活化能低于纯BMI树脂体系，并随着改性剂的含量的增加，改性双马来酰亚胺树脂体系的反应活化能呈现增高的趋势。
　　采用旋转粘度仪测定了不同改性体系的粘度特性，随着改性剂含量的增加树脂体系的流动活化能不断降低，从配方一到配方四及配方五到配方八，树脂体系的流动活化能分别为61.27kJ/mol、65.91kJ/mol、69.33kJ/mol，74.71kJ/mol和57.54kJ/mol、63.49kJ/mol、67.03kJ/mol,72.91kJ/mol。
　　采用非等温差示扫描量热法(DSC)对改性双马来酰亚胺树脂体系的固化反应动力学进行了研究，分别采用Ozawa-Flynn-Wall和Friedman-Reich-Levi计算体系反应活化能，并利用Malek双参数模型确定该树脂固化体系的指前因子和反应级数，建立相对应的固化模型。
　　利用人工神经网络和遗传算法对改性双马来酰亚胺树脂体系的固化行为进行拟合分析，并针对拟合结果确定热工神经网络的隐含层结构为双层结构神经元个数为15个，遗传算法中迭代次数为50次，交叉概率为40％，变异概率为5％。拟合结果与实验曲线拟合良好，全程误差小于5％。
　　利用万能试验机对改性双马来酰亚胺树脂固化物的拉伸强度，弯曲强度，冲击韧性进行测试，并利用SEM对端口进行形貌分析，分析增韧机理。结果表明，改性剂含量为20％时，树脂体系固化物的力学性能最佳，6FPIO/BMI和α-BMI/BMI树脂体系的拉伸强度，弯曲强度，和冲击强度分别为82.87Mpa，147.68MPa,27.83kJ/m2和82.73Mpa，144.66Mpa,23.07kJ/m2。

目录

声明

摘要

1．1引言

1．2 BMI树脂增韧改性研究进展

1．2．1柔性链段增韧

1．2．2链增长增韧

1．2．3多元共聚体系增韧

1．3双马树脂固化动力学的研究

1．4人工神经网络

1．5选题背景及意义

1．6本论文主要创新点

2．1引言

2．2实验部分

2．2．1实验所用主要原料与设备

2．2．2样品的制备

2．2．3测试与表征

2．3结果与分析

2．3．1 红外图谱

2．3．2 XRD检测

2．3．3分子量

2．3．4溶解性

2．4本章小结

3．1引言

3．2实验部分

3．2．1实验原料与设备

3．2．2改性双马来酰亚胺树脂体系的制备

3．2．3树脂凝胶测试

3．2．4树脂体系粘度测试

3．3结果与讨论

3．3．1新型双马来酰亚胺树脂的凝胶特性

3．3．2改性双马来酰亚胺树脂的粘度特性

3．3．3等温化学流变模型的建立

3．4本章小结

4．1引言

4．2实验部分

4．2．1实验原料及设备

4．2．2改性树脂体系制备

4．2．3改性双马来酰亚胺树脂树脂的DSC测试

4．4结果与讨论

4．3．1改性树脂体系固化反应活化能的计算

4．3．2改性双马来酰亚胺树脂体系化机理函数的确定

4．4本章小结

第五章人工神经网络及遗传算法对实验结果模拟与分析

5．1引言

5．2 BP神经网络

5．2．1BP神经网络的特点

5．2．2人工神经网络的建立

5．2．3处理样本数据

5．2．4人工神经网络结构

5．3遗传神经网络

5．3．1遗传算法的基本原理

5．3．2遗传算法的基本要素

5．3．3．遗传算法的实现

5．4人工神经网络可行性分析

5．4．1 MeHHPPA／海因环氧树脂流变性分析与预测

5．4．3遗传算法结果分析

5．4．2 BP人工神经网络的预测结果与分析

5．5本章小结

6．1引言

6．2实验原料与仪器

6．2．1 实验原料

6．2．2 实验仪器

6．2．3浇铸体的制备

6．3固化物的测试性能

6．3．1固化物的力学性能测试

6．4．1冲击强度测试

6．4．2弯曲强度测试

5．4．3拉伸强度测试

6．5冲击端口扫描分析

6．6本章小结

7结论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢