双马来酰亚胺树脂和环氧树脂复合材料在极端温度下的性能对比

环氧树脂的性能指标环氧树脂是一种重要的工程塑料，具有多种优异的性能指标。

以下是环氧树脂的主要性能指标。

1. 机械性能：环氧树脂具有出色的机械性能，如高强度、高硬度和高刚度。

其强度和模量可根据制备条件和组分比例进行调整，因此可以满足不同应用领域的要求。

一般情况下，环氧树脂的弯曲强度达到100 MPa以上，拉伸强度达到70 MPa以上，硬度可达到90 Shore D以上。

2.热性能：环氧树脂的耐高温性能较好，可耐受高温至200℃以上的工作环境。

这是由于环氧树脂具有较高的玻璃化转变温度（Tg），通常在100-150℃之间。

高Tg使得环氧树脂在高温下保持较高的强度和刚度。

此外，环氧树脂还具有较低的热膨胀系数，使其在温度变化时的尺寸稳定性较好。

3.化学稳定性：环氧树脂表现出良好的化学稳定性，能够耐受多种常见化学品的腐蚀，如酸、碱、醇等。

它对水和溶剂的吸收性较低，因此在潮湿环境下的性能保持良好。

此外，环氧树脂还具有抗火性能较好的特点。

4. 电气性能：环氧树脂是一种优秀的绝缘材料，其电绝缘性能较好。

一般情况下，环氧树脂的体积电阻率在10^14 - 10^16 Ω·cm之间，介电强度可达到15 - 30 kV/mm以上。

因此，它被广泛应用于电子电气行业、绝缘材料等工程领域。

5.耐候性：环氧树脂对气候和紫外线的影响较小，能够长时间保持其性能稳定。

当暴露在室外环境时，其耐候性能可以通过添加耐候剂或使用紫外吸收剂来改善。

6.涂装性能：由于环氧树脂具有良好的粘接性和涂覆性能，因此常用于涂料和粘接剂。

其涂膜具有良好的附着力、硬度和耐腐蚀性，可提供长久的保护。

7.加工性能：环氧树脂在室温下采用双组份流动性的液态混合，所以在加工过程中具有较好的流变性。

可以采用浇注、注射、挤出、涂布等多种加工方法，适用于各种形状和尺寸的制造。

虽然环氧树脂有许多优点，但也存在一些缺点，如对热震和冲击强度的敏感性较高，易于开裂和破坏；另外，环氧树脂的成本较高，生产过程复杂，需要进行严格的配方和加工控制。

2关 注FOCUS先进复合材料在航天航空器中的应用■ 文/江 洪1 彭导琦2 1.中国科学院武汉文献情报中心 2.中国科学院大学经济与管理学院

复合材料的定义是，物理或化学性质明显不同的2种或2种以上的材料，以协同作用的方式结合在一起，但由于它们没有完全融合或溶解在一起，因此在某种程度上每种材料的化学性质保留完整。因为材料之间保持独立和不同，复合材料的综合性能优于原组成材料，这类材料的特性包括：良好的耐腐蚀性、良好的力学性能、长期耐用性、轻量化、高强度和高冲击强度等。复合材料与一般材料的简单混合有本质的区别，复合化也成为了新材料的重要发展方向，复合材料也与金属材料、无机非金属材料、高分子材料并列为4大材料体系之一。复合材料主要组成材料分为基体材料、增强材料和界面相3部分。复合材料通常至少有两相，连续相的材料被称为基体材料，另一相为增强材料（也称“增强体”），基体材料具有支撑和保护增强材料的作用。根据基体材料的类型，复合材料大致可以分为金属基和非金属基2大类，非金属基体材料又可分为聚合物基复合材料和陶瓷基复合材料。目前，复合材料被广泛应用于汽车、医学、可再生能源与航空航天等领域。本文主要介绍几种复合材料在航天领域，特别是空间站中的研究进展和应用情况。1 复合材料相关研究进展1.1 金属基体复合材料金属基复合材料（MMCs）是由作为连续基体的金属或合金，与可以是颗粒、短纤维、连续纤维或晶须为增强材料组成的复合材料。金属基复合材料除了与树脂基复合材料同样具有高强度、高模量外，它还具备良好的综合力学性能、导热导电性能、抗辐射性能、耐磨性能、抗疲劳性能、高温性能以及小热膨胀系数等。但是，金属基复合材料几乎总是比它们正在取代的更传统的材料更昂贵。因此，在早期的金属基复合材料研究发展和应用中，飞机部件、空间系统、航天器、军事武器和精品运动设备等高端技术的需求起到了巨大的推动作用。到目前为止，金属基复合材料一直是学术界研究的热点领域，当前的研究主要集中于新合金新体系的开发、制备方法的改进、各类性能的表征以及应用探索。在航空航天应用中，减轻飞行器、航天器的重量至关重要，因此大部分应用于航空航天领域的金属基复合材料基本采用的是轻金属合金。近年来，铝基复合材料由于其优异的比强度、比模量、刚度以及良好的热性能和耐腐蚀性能，在航空航天结构和热管理部件中得到了广泛的应用，特别是空间站太阳能电池结构框架[1]。早期，对于硅铈铝（SiCeAl）复合材料的生产，Cui等人[2]建议使用高硅含量的铝合金，以增强集体界面中碳化铝（Al4C3）的形成，该化合物被认为是该类复合材料中最有害的反应产物。为了进一步开发铝基复合材料作为结构合金的潜力，华中科技大学的Zhang等[3]选择SiCp/2xx铝基复合材料板，研

新型双马来酰亚胺单体的制备与表征1.绪论1.1 双马来酰亚胺（BMI）树脂介绍[1-2]双马来酰亚胺(BMI)是一类具有马来酰亚胺为双活性端基的化合物，在加热或催化剂作用下可以交联固化其结构式为：图1二十世纪六十年代末，法国罗纳-普朗克公司率先研制出了牌号为M-33 BMI树脂及其复合材料，很快实现了其商品化。

从此拉开了制备BMI单体并合成BMI树脂的序幕双马来酰亚胺树脂具有良好的耐热性，优异的机械性能，耐潮湿、耐化学品、耐宇宙射线，而且加工性能良好，成型工艺灵活，原材料来源广泛、成本低廉，是一类理想的先进复合材料基体树脂，有与环氧树脂相近的流动性和可模塑性，可用与环氧树脂类同的一般方法进行加工成型，克服了环氧树脂耐热性相对较低的缺点，因此，近二十年来得到迅速发展和广泛应用。

双马来酰亚胺树脂(BMI)以其优异的耐热性、电绝缘性、透波性、耐辐射、阻燃性，良好的力学性能和尺寸稳定性，成型工艺类似于环氧树脂等特点，被广泛应用于航空、航天、机械、电子等工业领域中，先进复合材料的树脂基体、耐高温绝缘材料和胶粘剂等。

但是，一般通用的双马来酰亚胺树脂的熔点较高，需高温固化，而且固化产物交联密度较高，脆性较大，限制了其进一步应用。

因此，需要对其进行改性。

近年来，人们对双马改性的重点主要体现在合成新型的双马来酰亚胺，改善工艺性和提高韧性上，也可将其用作功能材料以扩大应用范围。

1.2 双马来酰亚胺树脂的合成[3-4]早在1948年，美国人Searle就获得了BMl合成专利。

此后，Searle在改进合成方法的基础上合成了各种不同结构和性能的BMI单体。

一般来说，BMI单体的合成路线为：首先，2mol马来酸酐与lmol_二元胺反应生成双马来酰亚胺酸；然后，双马来酰亚胺酸再脱水环化生成BMI单体。

选用不同的结构的二胺和马来酸酐，并采用适当的反应条件、工艺配方，提纯及分离方法等可以获得不同结构与不同性能的BMI单体，其反应方程式如下：图21.2.1 二氨基二苯醚双马来酰亚胺1.2.2 己二胺双马来酰亚胺1.3 双马来酰亚胺树脂的结构与性能[5-8]合成BMI树脂所用二元胺中R的结构是有多种形式的。

双马来酰亚胺三嗪树脂结构式双马来酰亚胺三嗪树脂（bismaleimide triazine resin）是一种高性能热固性树脂，具有优异的耐热性、耐化学性和机械性能。

它由双马来酰亚胺（bismaleimide）和三嗪（triazine）组成，通常用于制备复合材料和高温结构材料。

双马来酰亚胺三嗪树脂的结构式如下：H2C=C(CH3)CO H2C=C(CH3)CO|| ||O=C---C---OC---C---O=C|| ||H3C H3C该结构式展示了双马来酰亚胺三嗪树脂中两个双马来酰亚胺基团（bismaleimide）通过三嗪（triazine）环相连而形成的网络结构。

这种网络结构赋予了双马来酰亚胺三嗪树脂出色的热稳定性和机械性能。

双马来酰亚胺三嗪树脂具有许多优异的特性。

首先，它具有较高的玻璃化转变温度（Tg），通常在250℃以上。

这使得该树脂在高温环境下仍能保持稳定的力学性能，适用于航空航天领域和高温工程应用。

双马来酰亚胺三嗪树脂还具有优异的耐化学性。

它能够抵抗多种溶剂、酸和碱的侵蚀，能够在恶劣的化学环境下长时间稳定使用。

因此，该树脂被广泛应用于化学工业和油气领域。

双马来酰亚胺三嗪树脂还具有良好的加工性能。

它在低温下可以快速固化，形成高密度的交联结构。

这使得制备复合材料时能够实现高效、快速的成型，提高生产效率。

双马来酰亚胺三嗪树脂在复合材料领域有着广泛的应用。

由于其高温稳定性和优异的机械性能，它常被用作增强剂和粘合剂，制备高性能的复合材料。

例如，在航空航天领域，双马来酰亚胺三嗪树脂可以与碳纤维等增强材料组合，制备出轻量、高强度的结构材料。

在汽车制造和电子行业，该树脂也被广泛应用于制备高性能的复合材料零部件。

双马来酰亚胺三嗪树脂是一种具有卓越性能的热固性树脂。

其独特的结构和优异的特性使得它成为制备高性能复合材料的理想选择。

随着科学技术的不断进步，双马来酰亚胺三嗪树脂在各个领域的应用前景将会更加广阔。

环氧树脂-聚酰亚胺树脂研究进展环氧树脂(EP)有优异的粘结性、热性能和机械性能，以其为基体的复合材料已广泛应用于航空航天、电子电气等领域；但纯环氧树脂的脆性大，其热性能以及电性能等不能满足这些领域的要求，必需对环氧树脂进展改性以增强其韧性、热稳定性及电性能。

改善脆性的途径有：共聚或共混，使固化产物交联网络疏散；引入适当组分形成互穿网络或两相体系；通过分子设计在分子链中引入柔性链段№]。

但在环氧树脂分子链中引入柔性链段会降低环氧树脂的耐热性。

为得到韧性环氧树脂材料。

人们已尝试用橡胶和聚丙烯酸酯改性，环氧树脂中引入这些聚合物材料提高了其韧性，但在提高玻璃化温度(Tg)、使用温度和耐弯曲性方面未取得成功。

近来，热塑性工程塑料已被用于增韧环氧树脂。

由于这些塑料具有高模量和高玻璃化温度，改性后的环氧树脂的模量和玻璃化温度可以到达甚至超过纯环氧树脂。

聚酰亚胺(包括交联型和缩聚型)是一类性能优异的工程塑料，具有耐上下温性能、突出的机械性能等，广泛应用于对热稳定性、机械性能要求高的领域¨’一引。

在环氧树脂中引入聚酰亚胺或向环氧树脂单体骨架引入亚胺环构造，提高环氧树脂的热稳定性和韧性，取得较为满意的结果。

1聚酰亚胺／环氧树脂共聚或共混1．1热塑性聚酰亚胺／环氧树脂共聚或共混最近，人们对用高性能芳香热塑性聚合物共混增韧热固性树脂做了大量研究，热塑性聚酰亚胺就是其中很重要的一类。

有些聚酰亚胺如聚醚酰亚胺(PEI)等与未固化环氧树脂有很好的相容性和溶解性而已被用于环氧树脂的增韧，由于其玻璃化温度(Tg)与交联环氧树脂网络的取相近，因此在提高环氧树脂抗破坏性的同时。

没有降低(甚至提高)其他关键的层压性能和热／湿性能。

Biolley等用具有相当高玻璃化温度的二苯酮四酸二酐(BTDA)和4.4'-(9-氢-9-亚芴基)二苯胺(FBPA)合成的可溶性热塑性聚酰亚胺改性四缩水甘油基二苯甲烷一二氨基二苯砜环氧树脂体系(TGDDM／DDS／PEI)，增韧效果明显。

=收稿日期>2005-06-17=作者简介>伦刚(1978)),男,陕西兴平人,硕士研究生,主要从事高性能树脂基体及其复合材料的研究。

双马来酰亚胺树脂/二胺体系溶解性改性研究伦刚,舒武炳,蔡 娟,昝丽娜(西北工业大学理学院应用化学系,陕西西安,710072)摘 要:在二胺改性双马来酰亚胺树脂中加入少量改性剂A 可制得1种能溶于丙酮的双马来酰亚胺树脂。

研究结果表明,室温下该预聚体在丙酮中具有优良的溶解性及良好的贮存稳定性。

预聚体可配成质量分数为58%~70%溶液,下限临界质量分数W c<3113%,满足复合材料基体浸渍液的浓度要求。

此外,该预聚体具有较高的反应性能和耐热性,有望用作高性能复合材料的候选基体树脂。

关键词:双马来酰亚胺树脂;改性剂A;溶解性;丙酮中图分类号:T Q32317 文献标识码:A 文章编号:1002-7432(2005)06-0001-04Study on dissolubility modification of bismaleimide resin/diamineYU N Lun-gang,SHU Wu-bing,CAI Juan,ZAN Li-na(Dep ar tment of A pp lication Chemistry ,College of Science,Northw estern PolytechnicalUniversity ,X i c an 710072,China)Abstract:A new kind of bism aleimide resin w hich could be dissolved in acetone was prepared by bismaleimide,diamine,modifier A.The result indicated that the prepolymer had good dissolubility in acetone and good re -served stability under room temperature.The prepolymer c s solubility in acetone was above 58%and below 70%,and lower critical concentration,W c was low er 3113%.So it could meet composite impregnant.Be -sides,the prepolymer had active reaction and good thermal stablity.Thus,the resin could be used for high per -form ance composites matrix resin.Key words:bismaleimide;modifier A;dissolubility;acetone 0 引 言双马来酰亚胺树脂(BMI)是一类耐高温的复合材料树脂基体。