第五章 双马树脂——【高性能树脂基体】

5.1.1 双马树脂的特点
● 双马树脂的特点：
O
O
N RN
O
O
● 具有典型热固性树脂的流动性和可模塑性； 良好的耐高温、耐辐射、耐湿热、热膨胀系数小等优点； 克服了环氧树脂耐热性低、聚酰亚胺树脂固化温度高压力大的缺点； Tg高于250℃，使用温度177～230℃
5.1.2 合成路线
● 双马树脂的合成路线
● 由于BMI单体邻位羰基的吸电子作用，使双键成为贫电子键： 可通过双键与二元胺、酰胺、硫氢基、羟基等含活泼氢的化合物反应； 也可与环氧树脂反应； 可自聚。
5.2 双马树脂的固化与性能
● 常用的双马树脂一般采用BMI单体自聚交联反应
O
O
N RN
O
O
O
O
N RN
O
O
交联固化物
● BMI固化物由于含有酰亚胺以及交联密度高，具有优良的耐热性 使用温度一般在177～230℃，Tg一般大于250℃ 芳香族BMI的Tg高于脂肪族BMI，同时随交联密度提高 BMI固化物结构致密，有较高的强度和模量，但由于交联度高，分子链刚 性大，呈现较大的脆性，冲击强度差、断裂韧性低。
CH2 CH CH2 OH
● 其他烯丙基化合物：烯丙基醚、烯丙基酚、烯丙基胺、烯丙基双酚S、等 等
5.3.2 二元胺改性
● 二元胺改性BMI是最早采用的方3; NH2 R NH2
O
O
O
O
N RN
O
O
NH R NH
5.3.3 热塑性树脂改性
● 采用耐热性较好的热塑性树脂增韧BMI，可以在基本不降低树脂基体耐 热性和力学性能的前提下实现增韧。 常用的热塑性树脂：聚苯并咪唑（PBI)、聚醚砜(PES)、聚醚酰亚胺(PEI) 、聚醚酮(PEK/PEEK)等。
O
成酸
2
O + NH2 R NH2
O
H2O
O
O
C NH R HN C
C OH O
HO C O
脱水环化
O
O
N RN
O
O
采用不同结构的二胺，可获得不同结构与性能的BMI单体
5.1.3 物理、化学性质
● BMI单体多为结晶固体，熔点较高 脂肪族：110℃～190℃ 芳香族：180℃～300℃ 一般不溶于普通有机溶剂：丙酮、乙醇等 只溶于二甲基甲酰胺（DMF)、甲基吡咯烷酮(NMP)等
5.3 双马树脂的改性
● 未改性的双马树脂熔点高、溶解性差、成型温度高、脆性大 其中韧性差是阻碍BMI树脂应用和发展的关键
● BMI树脂改性的方向： 1 提高韧性 2 改善工艺性 3 降低成本
与烯丙基化合物共聚 芳香二胺扩链 环氧改性 热塑性树脂增韧 合成新型单体
5.3.1 烯丙基化合物改性
● 双马树脂可以用多种链烯基化合物改性，其中烯丙基化合物是目前BMI增 强改性途径中最成功的方法。 烯丙基化合物与BMI树脂共聚后预聚物稳定、易溶、坚韧、耐热耐湿，非 常适合于制备先进复合材料。
● 影响增韧效果的因素：热塑性树脂的主链结构、分子量、颗粒大小、端 基结构等
● 增韧机理：热塑性树脂与BMI不相容，在体系中呈颗粒分布，引发和中 止银纹，吸收冲击能量。电镜照片显示呈两相结构。
5.3.4 环氧树脂改性
● 环氧改性BMI可以改善工艺性、提高树脂与增强纤维的粘接力，同时提 高韧性。 环氧树脂本身很难与BMI单体反应，其改性途径有：
O
O
优良的热稳定性； 固化温度高
5.4 BMI树脂的应用
● 已经商品化的BMI树脂有20多种， 国内西北工大、北京航空材料研究院 有较多研究
● 应用领域： 绝缘材料：耐高温浸渍漆、高档覆铜板等 航空航天结构材料：主要与碳纤维复合，作飞机或宇航器件的承力或 非承力构件，如：机翼蒙皮、尾翼、机身和骨架等 耐磨材料：金刚石砂轮、重负荷砂轮、耐高温轴承粘合剂等
OH
+ CH2 CH CH2
O
O
N RN
R
O
O
OH CH2 CH CH2
O
O
N RN
R
O
O
5.3.1 烯丙基化合物改性
● 常用的烯丙基化合物是二烯丙基双酚A，常温下为琥珀色液体，粘度12 ～20Pa.s，改性后的典型代表是XU292（Ciba-Geigy公司)
CH2 CH CH2 HO
CH3 C CH3
● 典型应用：F-22战斗机
第五章双马来酰亚胺树脂
5.1 双马树脂的合成 5.2 双马树脂的固化与性能 5.3 双马树脂的改性 5.4 双马树脂及其复合材料的应用
要求：了解双马来酰亚胺树脂的结构与性能、以及作为 耐高 温材料的应用进展
5.1 双马树脂的合成
● 双马来酰亚胺（BMI）树 脂的结构特点：
O
O
N RN
O
O
● 1948年，美国取得BMI的合成专利； 60年代末，法国研制出复合材料； 80年代，我国开始用于航空航天，有8911、5428、4501等牌号。
● 链延长型 取代型 稠环型 噻酚型 元素型
酰胺型
NH酰2脲型 NH CO
CO NH
NH2
醚键型
5.3.5 新型BMI单体合成
● 链延长型 取代型 稠环型 噻酚型 元素型
采用稠环二胺与顺丁烯二酸酐合成 （萘、芴）
5.3.5 新型BMI单体合成
● 链延长型 取代型 稠环型 噻酚型 元素型
O
S
O
N
N
● 在二元胺(DDM / DDS)改性的基础上，添加环氧改性 含环氧基的BMI：用过量的环氧树脂与BMI及二元胺反应，得到端基为环
● 氧基的树脂，可用胺固化成型 合成改性剂：与烯丙基化合物反应形成烯丙基酚氧树脂
●
● 缺点：环氧树脂加入容易使树脂体系的耐热性降低，应注意调整组分配 比与聚合工艺。
5.3.5 新型BMI单体合成