特種雙馬來酰亞胺樹脂

第1章 緒論001
1.1　雙馬來酰亞胺樹脂001
1.2　雙馬來酰亞胺樹脂的發(fā)展概況001
1.3　雙馬來酰亞胺的合成002
1.3.1　乙酸酐脫水閉環(huán)法003
1.3.2　熱脫水閉環(huán)法006
1.3.3　共沸脫水閉環(huán)法006
1.3.4　微波輔助脫水閉環(huán)法007
1.3.5　其他脫水閉環(huán)法007
1.4　雙馬來酰亞胺的結(jié)構(gòu)與性能008
1.4.1　BMI 的溶解性008
1.4.2　BMI 的熔點008
1.4.3　BMI 的反應(yīng)活性009
1.4.4　BMI 的耐熱性010
1.4.5　BMI 的熱穩(wěn)定性010
1.5　雙馬來酰亞胺的固化012
1.5.1　BMI 的熱固化012
1.5.2　BMI 的微波輻射固化013
1.5.3　BMI 的電子束輻射固化014
1.5.4　BMI 的紫外光固化015
1.6　雙馬來酰亞胺的改性016
1.6.1　烯丙基類化合物共聚改性017
1.6.2　二元胺擴(kuò)鏈改性019
1.6.3　熱固性樹脂改性020
1.6.4　熱塑性樹脂改性024
1.6.5　功能化無機(jī)化合物改性026
1.6.6　合成新型的BMI 單體027
1.7　含酞（芴）Cardo 聚合物的研究進(jìn)展027
1.7.1　含酞Cardo 環(huán)聚合物的研究027
1.7.2　含芴Cardo 環(huán)聚合物的研究029
1.8　含二唑基團(tuán)化合物的研究進(jìn)展030
1.8.1　合成1,3,4- 二唑類化合物的主要方法030
1.8.2　含1,3,4- 二唑聚合物的研究031

第2章 實驗部分049
2.1　實驗原材料及實驗儀器049
2.1.1　實驗原材料049
2.1.2　實驗儀器050
2.2　含酞Cardo 環(huán)結(jié)構(gòu)雙馬來酰亞胺單體（PBMI）的合成051
2.2.1　二硝基化合物的合成051
2.2.2　二氨基化合物的合成051
2.2.3　雙馬來酰胺酸的合成051
2.2.4　雙馬來酰亞胺（PPBMI、MPBMI、IPBMI）的合成051
2.3　含芴Cardo 環(huán)結(jié)構(gòu)雙馬來酰亞胺單體（FBMI）的合成052
2.3.1　芳酯型FBMI 單體的合成052
2.3.2　芳醚型FBMI 單體的合成053
2.4　含1,3,4-二唑分子結(jié)構(gòu)不對稱雙馬單體（ZBMI）的合成054
2.4.1　4-硝基苯甲酰肼的合成054
2.4.2　3-甲基-4'-硝基二苯醚和4-甲基-4'-硝基二苯醚的合成054
2.4.3　3-(4-硝基苯氧基)-苯甲酸和4-(4-硝基苯氧基)-苯甲酸的合成054
2.4.4　二硝基化合物（m-ZDN、p-ZDN）的合成055
2.4.5　二胺基化合物（m-ZDA、p-ZDA）的合成055
2.4.6　雙馬來酰亞胺單體（m-Mioxd、p-Mioxd）的合成055
2.5　含氰基和酞（芴）結(jié)構(gòu)雙馬來酰亞胺的合成056
2.5.1　含氰基和酞（芴）結(jié)構(gòu)二硝基寡聚物的合成056
2.5.2　含氰基和酞（芴）結(jié)構(gòu)二氨基寡聚物的合成056
2.5.3　含氰基和酞（芴）結(jié)構(gòu)雙馬來酰亞胺酸的合成056
2.5.4　含氰基和酞（芴）結(jié)構(gòu)雙馬來酰亞胺的合成056
2.6　雙馬來酰亞胺及其改性樹脂固化物的制備057
2.6.1　PBMI 澆鑄體的制備057
2.6.2　PPBMI/DABPA 樹脂及澆鑄體的制備057
2.6.3　PPBMI/MBMI/DABPA 樹脂及澆鑄體的制備057
2.6.4　PPBMI/DDS/E-51 樹脂及澆鑄體的制備057
2.6.5　FBMI 樹脂玻璃布復(fù)合物的制備058
2.6.6　PFBMI/DABPA 及MFBMI/DABPA 樹脂及其玻璃布復(fù)合物的制備058
2.6.7　PFBMI/MBMI/DABPA 樹脂及其澆鑄體的制備058
2.6.8　纖維增強(qiáng)ZBMI/MBMI 樹脂基復(fù)合材料的制備058
2.6.9　ZBMI/DABPA 樹脂及其復(fù)合材料的制備059
2.6.10　ZBMI/MBMI/DABPA 樹脂及其澆鑄體的制備059
2.6.11　二元胺擴(kuò)鏈BMI 共聚物(ZM) 及其改性樹脂澆鑄體的制備059
2.6.12　碳纖維增強(qiáng)PPCBMI/DABPA 體系復(fù)合材料的制備060
2.6.13　玻璃纖維增強(qiáng)PFCBMI/BDM 復(fù)合材料的制備060
2.6.14　PPCBMI/BDM/DABPA 樹脂澆鑄體的制備060
2.7　結(jié)構(gòu)性能表征方法061
2.7.1　傅里葉紅外光譜（FT-IR）分析061
2.7.2　核磁共振(1 H NMR 和13 C NMR) 測試061
2.7.3　元素分析061
2.7.4　差熱掃描量熱分析(DSC) 061
2.7.5　熱重分析(TGA) 061
2.7.6　偏光顯微鏡分析061
2.7.7　X 射線衍射分析（XRD） 061
2.7.8　動態(tài)力學(xué)（DMA）分析061
2.7.9　樹脂固化物的力學(xué)性能測試062
2.7.10　樹脂固化物的斷面形貌分析063

第3章 含酞Cardo 環(huán)結(jié)構(gòu)鏈延長型雙馬來酰亞胺的合成表征及其性能065
3.1　PBMI 單體的合成與表征065
3.1.1　二硝基化合物的合成與表征065
3.1.2　二氨基化合物的合成與表征070
3.1.3　雙馬來酰胺酸的合成與表征072
3.1.4　雙馬來酰亞胺的合成與表征073
3.2　PBMI 單體的溶解性能與固化行為077
3.2.1　PBMI 單體的溶解性能077
3.2.2　PBMI 單體的固化行為078
3.3　PBMI 固化物的熱性能和吸濕行為079
3.3.1　PBMI 固化物的FT-IR 表征079
3.3.2　PBMI 固化物的熱穩(wěn)定性079
3.3.3　PBMI 固化物的動態(tài)力學(xué)性能081
3.3.4　PBMI 固化物吸濕行為082

第4章 含酞Cardo 環(huán)結(jié)構(gòu)改性雙馬來酰亞胺樹脂的制備及其性能085
4.1　PPBMI/DABPA 共聚樹脂體系085
4.1.1　PPBMI/DABPA 樹脂的固化行為及固化機(jī)理085
4.1.2　PPBMI/DABPA 樹脂固化物的動態(tài)力學(xué)性能096
4.1.3　PPBMI/DABPA 樹脂固化物的熱穩(wěn)定性097
4.1.4　PPBMI/DABPA 樹脂固化物力學(xué)性能098
4.1.5　PPBMI/DABPA 樹脂固化物的吸濕行為099
4.2　PPBMI/MBMI/DABPA 共聚樹脂體系099
4.2.1　PPBMI/MBMI/DABPA 樹脂的固化行為099
4.2.2　PPBMI/MBMI/DABPA 樹脂固化物的動態(tài)力學(xué)性能101
4.2.3　PPBMI/MBMI/DABPA 樹脂固化物的熱穩(wěn)定性103
4.2.4　PPBMI/MBMI/DABPA 樹脂固化物的力學(xué)性能107
4.2.5　PPBMI/MBMI/DABPA 樹脂固化物的吸濕行為108
4.3　E-51 改性PPBMI/DDS 樹脂體系110
4.3.1　E-51 改性PPBMI/DDS 樹脂固化機(jī)理110
4.3.2　E-51 改性PPBMI/DDS 樹脂固化物的動態(tài)力學(xué)性能116
4.3.3　E-51 改性PPBMI/DDS 樹脂固化物的熱穩(wěn)定性118
4.3.4　E-51 改性PPBMI/DDS 樹脂固化物的力學(xué)性能119
4.3.5　E-51 改性PPBMI/DDS 樹脂固化物的吸濕行為119

第5章 芴Cardo 環(huán)結(jié)構(gòu)鏈延長型雙馬來酰亞胺的合成表征及其性能125
5.1　芳酯型FBMI 單體的合成與性能125
5.1.1　芳酯型FBMI 單體的合成與表征125
5.1.2　芳酯型FBMI 單體的固化行為135
5.1.3　芳酯型FBMI 單體的溶解行為136
5.1.4　芳酯型FBMI 固化物的化學(xué)結(jié)構(gòu)136
5.1.5　芳酯型FBMI 玻璃布復(fù)合物的動態(tài)力學(xué)性能137
5.1.6　芳酯型FBMI 固化物的熱穩(wěn)定性138
5.1.7　芳酯型FBMI 固化物的吸濕行為139
5.2　芳醚型FBMI 單體的合成與性能140
5.2.1　芳醚型FBMI 單體的合成與表征140
5.2.2　芳醚型FBMI 單體的溶解行為151
5.2.3　芳醚型FBMI 單體的固化行為151
5.2.4　芳醚型FBMI 固化物的化學(xué)結(jié)構(gòu)155
5.2.5　芳醚型FBMI 玻璃布復(fù)合物的動態(tài)力學(xué)性能156
5.2.6　芳醚型FBMI 固化物的熱穩(wěn)定性157
5.2.7　芳醚型FBMI 固化物的吸濕行為158

第6章 芴Cardo 環(huán)結(jié)構(gòu)改性雙馬來酰亞胺樹脂的制備及其性能160
6.1　芳醚型FBMI/DABPA 共聚樹脂體系160
6.1.1　芳醚型FBMI/DABPA 樹脂的固化行為160
6.1.2　芳醚型FBMI/DABPA 樹脂的固化動力學(xué)162
6.1.3　芳醚型FBMI/DABPA 樹脂的固化機(jī)理165
6.1.4　芳醚型FBMI/DABPA 樹脂固化物的動態(tài)力學(xué)性能168
6.1.5　芳醚型FBMI/DABPA 樹脂固化物的熱穩(wěn)定性170
6.1.6　芳醚型FBMI/DABPA 樹脂固化物的吸濕性能171
6.2　PFBMI/MBMI/DABPA 共聚樹脂體系173
6.2.1　PFBMI/MBMI/DABPA 樹脂的固化行為173
6.2.2　PFBMI/MBMI/DABPA 樹脂固化物的動態(tài)力學(xué)性能174
6.2.3　PFBMI/MBMI/DABPA 樹脂固化物的熱穩(wěn)定性176
6.2.4　PFBMI/MBMI/DABPA 樹脂固化物的力學(xué)性能177
6.2.5　PFBMI/MBMI/DABPA 樹脂固化物的吸濕性能179

第7章 含1,3,4-二唑芳雜環(huán)不對稱結(jié)構(gòu)雙馬來酰亞胺的合成表征及其性能182
7.1　ZBMI 的設(shè)計合成與表征182
7.1.1　4-硝基苯甲酰肼的合成與表征183
7.1.2　3-甲基-4'-硝基二苯醚和4-甲基-4'-硝基二苯醚的合成與表征185
7.1.3　3-（4-硝基苯氧基）-苯甲酸和4-（4-硝基苯氧基）-苯甲酸的合成與表征187
7.1.4　二硝基化合物的合成與表征189
7.1.5　二氨基化合物的合成與表征192
7.1.6　ZBMI（m-Mioxd、p-Mioxd）的合成與表征195
7.2　ZBMI 單體及其固化物性能199
7.2.1　ZBMI 單體的溶解性能199
7.2.2　ZBMI 單體的固化行為199
7.2.3　ZBMI 固化物的耐熱性能203

第8章 含1,3,4-二唑芳雜環(huán)結(jié)構(gòu)改性雙馬來酰亞胺樹脂制備及其性能206
8.1　ZBMI/MBMI 共聚樹脂體系及其復(fù)合材料性能206
8.1.1　ZBMI/MBMI 樹脂固化行為206
8.1.2　ZBMI/MBMI 樹脂固化物耐熱性能207
8.1.3　ZBMI/MBMI 樹脂復(fù)合材料動態(tài)力學(xué)性能208
8.2　ZBMI/DABPA 共聚樹脂體系209
8.2.1　ZBMI/DABPA 樹脂固化行為210
8.2.2　ZBMI/DABPA 樹脂的固化反應(yīng)機(jī)理214
8.2.3　ZBMI/DABPA 樹脂固化物的熱穩(wěn)定性216
8.2.4　m-Mioxd/DABPA 樹脂基復(fù)合材料力學(xué)性能216
8.2.5　m-Mioxd/DABPA 樹脂基復(fù)合材料動態(tài)力學(xué)性能217
8.2.6　m-Mioxd/DABPA 樹脂基復(fù)合材料吸濕性能218
8.3　ZBMI/MBMI/DABPA 共聚樹脂體系219
8.3.1　ZBMI/MBMI/DABPA 樹脂固化行為219
8.3.2　m-Mioxd/MBMI/DABPA 預(yù)聚物的溶解性能220
8.3.3　ZBMI/MBMI/DABPA 樹脂固化物的耐熱性能221
8.3.4　ZBMI/MBMI/DABPA 樹脂固化物的動態(tài)力學(xué)性能222
8.3.5　ZBMI/MBMI/DABPA 樹脂固化物的力學(xué)性能223
8.3.6　ZBMI/MBMI/DABPA 樹脂固化物的吸濕性能226
8.4　含1,3,4-二唑結(jié)構(gòu)二元胺改性BMI 樹脂體系226
8.4.1　ZDA/MBMI 樹脂固化行為227
8.4.2　ZDA/MBMI 樹脂的固化機(jī)理230
8.4.3　ZDA/MBMI 樹脂固化物的熱穩(wěn)定性232
8.4.4　ZM/MBMI/DABPA 樹脂的固化行為233
8.4.5　ZM/MBMI/DABPA 樹脂固化物的熱穩(wěn)定性234
8.4.6　ZM/MBMI/DABPA 樹脂固化物的動態(tài)力學(xué)性能235
8.4.7　ZM/MBMI/DABPA 樹脂固化物的力學(xué)性能236
8.4.8　ZM/MBMI/DABPA 樹脂固化物的吸濕性能239

第9章 含氰基和酞Cardo 環(huán)結(jié)構(gòu)改性雙馬來酰亞胺合成、改性及其復(fù)合材料241
9.1　含氰基和酞側(cè)基雙馬來酰亞胺的合成與表征242
9.1.1　二硝基寡聚物（PPCDN、MPCDN）的合成與表征242
9.1.2　二氨基寡聚物（PPCDA、MPCDA）的合成與表征245
9.1.3　雙馬來酰亞胺酸（PPCBMA、MPCBMA）的合成與表征247
9.1.4　雙馬來酰亞胺（PPCBMI、MPCBMI）的合成與表征250
9.2　PPCBMI 和MPCBMI 及其復(fù)合材料的性能253
9.2.1　PPCBMI 和MPCBMI 的溶解性能253
9.2.2　PPCBMI 和MPCBMI 的固化行為253
9.2.3　PPCBMI 和MPCBMI 固化物的熱性能256
9.2.4　BMI/T700 復(fù)合材料的力學(xué)性能258
9.3　烯丙基雙酚A 改性PPCBMI 樹脂及其復(fù)合材料的性能259
9.3.1　PPCBMI/DABPA 體系的固化動力學(xué)研究260
9.3.2　PPCBMI/DABPA 樹脂體系固化工藝的確定265
9.3.3　PPCBMI/DABPA 樹脂體系的熱穩(wěn)定性266
9.3.4　PPCBMI/DABPA 碳纖維復(fù)合材料的性能267
9.4　DPC87/T700 復(fù)合材料的熱氧老化270
9.4.1　DPC87/T700 復(fù)合材料的質(zhì)損率271
9.4.2　熱氧老化對DPC87/T700 復(fù)合材料靜態(tài)力學(xué)性能的影響271
9.4.3　熱氧老化對DPC87 樹脂微觀結(jié)構(gòu)的影響275
9.4.4　熱氧老化對DPC87/T700 復(fù)合材料熱力學(xué)性能的影響276
9.5　PPCBMI/BDM/DABPA 樹脂的研究277
9.5.1　PPCBMI/BDM/DABPA 樹脂的固化行為277
9.5.2　PPCBMI/BDM/DABPA 樹脂固化物的熱穩(wěn)定性278
9.5.3　PPCBMI/BDM/DABPA 樹脂固化物的DMA 280
9.5.4　PPCBMI/BDM/DABPA 樹脂固化物的力學(xué)性能282

第10章 含氰基和芴Cardo 環(huán)結(jié)構(gòu)改性雙馬來酰亞胺合成及其復(fù)合材料286
10.1　含氰基和芴基雙馬來酰亞胺的合成與表征287
10.1.1　二硝基寡聚物（PFCDN）的合成與表征288
10.1.2　二氨基寡聚物（PFCDA）的合成與表征289
10.1.3　雙馬來酰亞胺酸（PFCBMA）的合成與表征291
10.1.4　雙馬來酰亞胺（PFCBMI）的合成與表征291
10.2　PFCBMI 及其固化物的性能293
10.2.1　PFCBMI 的溶解性能293
10.2.2　PFCBMI 的固化行為293
10.2.3　PFCBMI 固化物的FT-IR 表征294
10.2.4　PFCBMI 固化物的熱穩(wěn)定性294
10.3　PFCBMI/BDM 樹脂及其復(fù)合材料的性能295
10.3.1　PFCBMI/BDM 樹脂的固化行為296
10.3.2　PFCBMI/BDM 固化樹脂的熱穩(wěn)定性297
10.3.3　PFCBMI/BDM 樹脂基復(fù)合材料的動態(tài)熱力學(xué)性能297

第11章 含酞側(cè)基聚醚酰亞胺內(nèi)擴(kuò)鏈BMI 的合成、樹脂制備及其性能300
11.1　MPEIBMI 的合成與表征300
11.2　MPEIBMI 樹脂性能及固化行為305
11.2.1　MPEIBMI 樹脂的堆砌結(jié)構(gòu)及溶解性能305
11.2.2　MPEIBMI 樹脂的烏氏黏度306
11.2.3　MPEIBMI 樹脂的固化行為307
11.3　MPEIBMI 固化物的結(jié)構(gòu)與性能308
11.3.1　MPEIBMI 固化薄膜FT-IR 分析308
11.3.2　MPEIBMI 固化薄膜熱穩(wěn)定性308
11.3.3　MPEIBMI 固化薄膜動態(tài)熱力學(xué)性能309
11.3.4　MPEIBMI 固化薄膜力學(xué)性能311
11.3.5　MPEIBMI 固化薄膜的形狀記憶性能312
11.3.6　MPEIBMI 固化薄膜的自修復(fù)性能314
11.4　MPEIBMI/MBMI/DABPA 共聚樹脂體系316
11.4.1　MPEIBMI/MBMI/DABPA 體系的固化行為316
11.4.2　MPEIBMI/MBMI/DABPA 體系的固化工藝及動力學(xué)319
11.4.3　MPEIBMI/MBMI/DABPA 固化物熱穩(wěn)定性320
11.4.4　MPEIBMI/MBMI/DABPA 固化物動態(tài)熱力學(xué)性能322
11.4.5　MPEIBMI/MBMI/DABPA 體系固化物力學(xué)性能322
11.4.6　MPEIBMI/MBMI/DABPA 體系固化物耐濕熱老化性能323
11.5　碳纖維增強(qiáng)MPEIBMI/MBMI/DABPA 樹脂基復(fù)合材料325
11.5.1　碳纖維增強(qiáng)MPEIBMI/MBMI/DABPA 復(fù)合材料的動態(tài)熱力學(xué)性能325
11.5.2　碳纖維增強(qiáng)MPEIBMI/MBMI/DABPA 復(fù)合材料的力學(xué)性能326
11.5.3　碳纖維增強(qiáng)MPEIBMI/MBMI/DABPA 復(fù)合材料的吸濕行為327
11.5.4　碳纖維增強(qiáng)MPEIBMI/MBMI/DABPA 復(fù)合材料的耐濕熱老化性能328