【環(huán)氧板】材料基體

液相浸漬工藝中浸漬用聚合物先驅體需精心選擇,適于制備環(huán)氧板材料基體的聚合物先驅體需要滿足以下條件:

(1)黏度適宜、流變性好、易于浸漬，可以使聚合物充分浸漬到預制體孔隙內部;(2)碳化后有較高的產碳率，以提高浸清效率,獲得高密度制件;(3)浸漬、固化及碳化過程中的體積收縮盡可能小，以減少對纖維的損傷。

雖然熱塑性聚合物作為基體碳的先驅體，如聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亞胺(PED,可有效減少浸漬次數，但需要在固化過程中施壓以保持試樣的結構完整性，實際應用并不多。

工業(yè)化中大量使用的是熱固性聚合物，如酚醛聚合物、環(huán)氧板聚合物呋喃聚合物、糠酮聚合物、炔類聚合物、聚酰亞胺、聚苯撐與聚苯撐氧等。大多數熱固性聚合物在較低溫度下(150~250C)聚合形成高度交聯、熱固性、不熔的玻璃態(tài)固體,化學重排困難，碳化后形成各向同性的玻璃碳,很難石墨化，同時留下很多閉氣孔，導致復合材料密度相對較低(一般為1. 5~1.7g/cm*)。但這種玻璃碳強度高,硬度大，耐酸能力強，一般用于航空、航天燒蝕部件的制造及碳素行業(yè)耐腐蝕部件的制造。

聚合物浸漬碳化法的工藝流程:將預制體放人浸漬罐中,在真空狀態(tài)下用聚合物浸沒預制體,再充氣加壓使聚合物浸透預制體,對于酚醛聚合物等黏度大的浸漬劑，浸漬前通常需要用有機溶劑進行稀釋。然后，在氮氣或氬氣保護下進行碳化,最終碳化溫度為1 000 C。在碳化過程中，聚合物熱解,形成碳殘留物和揮發(fā)性氣體，發(fā)生質量損失,同時在樣品中留下孔隙。這樣,需要再進行重復的聚合物浸漬和碳化，以減少孔隙，達到致密的目的。

環(huán)氧板材料的重要浸清劑，人們對聚合物也進行了很多的研究，最常見的聚合物產碳為45%~ 60%，些產碳率高的聚合物也陸續(xù)出現。研究比較多的兒種聚合物

(1)酚醛聚合物:用于制備環(huán)氧板材料基體先驅體的第代熱固性 聚合物主要是酚醛聚合物，酚整聚合物的產碳率較高，約為57%~ 65%，-些新問世的改性酚醛聚合物(如含氰酸脂的面醛聚合物，苯并惡嗓聚合物，丙炔基醚化酚醛聚合物等)的產碳率達70%以上。(2)塊類聚合物，國外已經成功地將其應用于環(huán)氧板材料的制備。目前國內也開展了鎮(zhèn)有面的研營工作，主要涉及聚芳乙快PA)和丙塊基取代環(huán)成二場聚合物(PCP)。來芳乙快是商交聯的秀香成聚倉物，具有轉度小易加工、硬化收箱率低和高產族本的優(yōu)區(qū)的碳純度很高，但其合成方法操作復雜，試劑昂貴，成本較高。

(2)起2年代中期，更國研制了內決基收代環(huán)成二墻教合物，便、聚合物黏度低、產碳率高(可達95%)等優(yōu)點,很有發(fā)展?jié)摿Α?/p>

(3)其他聚合物:呋喃聚合物多作為環(huán)氧板材料的重復浸漬聚合物，在800 C下的產碳率約為58%。采用鄰苯二甲腈合成的酞菁環(huán)氧板材料在800 C下的產碳率可以達到93%以上，也是一種很有發(fā)展前途的聚合物先驅體。

聚合物在裂解產碳過程中，會發(fā)生一系列聚合 、脫水、分解等反應，小分 子揮發(fā)，形成碳相。酚醛甲醛聚合物在不同溫度階段可能的反應及揮發(fā)物。在失重的過程中會發(fā)生體積收縮，過度的體積收縮會引起較大的應力，造成基體開裂或纖維損傷。因此,在聚合物熱解過程中升溫速率一般較低。

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