基于甲基三苯乙炔基硅烷新型聚三唑树脂的制备与性能

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本文利用三官能团内炔化合物甲基三苯乙炔基硅烷和叠氮化合物的1,3-偶极环加成反应,制备贮存稳定性良好的新型聚三唑树脂。  设计合成了三官能团内炔化合物甲基三苯乙炔基硅烷(MTPES),采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、核磁共振氢谱和硅谱(1H-NMR和29Si-NMR)对其结构进行了表征。  通过MTPES和叠氮化合物(4,4-联苯二苄叠氮(BAMBP)和1,3,5-三叠氮甲基-2,4,6-三甲基苯(TAMTMB))的1,3-偶极环加成反应制备出新型贮存稳定性良好的聚三唑(MPTA和TPTA)树脂。通过旋转流变仪、差示扫描量热仪(DSC)、FT-IR、动态力学热分析仪(DMA)等表征了树脂及其固化物的结构与性能。通过研究树脂凝胶时间随贮存时间的变化研究了树脂的贮存稳定性。结果表明:MPTA和TPTA树脂的固化温度较现有聚三唑树脂略高,都为100℃;经后处理的MPTA和TPTA树脂的玻璃化转变温度(Tg)分别可达236℃和293℃,氮气中5%热失重温度(Td5)都在340℃左右。MPTA树脂溶液(THF,50 wt%固含量)分别可在35℃和25℃贮存条件下贮存超过28天,在35℃贮存条件下,MPTA和TPTA树脂可贮存超过24天,在25℃贮存条件下,MPTA和TPTA树脂可分别贮存超过24天和30天。35℃和25℃下,MPTA和TPTA树脂具有比现有聚三唑树脂更好地贮存稳定性。  通过模压制备了T700单向碳纤维增强MPTA(TPTA)树脂复合材料。通过拉力机测试了复合材料力学性能。结果表明复合材料具有良好的力学性能,室温下T700/MPTA复合材料的弯曲强度为1660 MPa,弯曲模量为129 GPa,150℃下复合材料的弯曲强度为1150 MPa,强度保留率为70%。室温下T700/TPTA复合材料的弯曲强度为1690 MPa,弯曲模量为130.2 GPa;150℃下复合材料的弯曲强度为1325 MPa,强度保留率为78.4%;180℃下弯曲强度为1197 MPa,强度保留率为70.8%,200℃下弯曲强度为1038 MPa,强度保留率为61.4%。
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