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含硅芳炔树脂(PSA)由于极性弱、表面能与石英纤维(QF)不匹配等因素,使得QF/PSA复合材料的界面结合强度较低;同时因为PSA分子结构刚性强,韧性不佳,QF/PSA复合材料存在脆性问题。随着对耐高温和耐冲击性能复合材料的需求越来越多,耐高温及增韧型偶联剂的研究成为热点。 本文根据QF与PSA的化学结构特点,以二苯醚二苯酐,苯乙炔衍生物,三乙氧基硅烷(KH-550)为反应物,通过酰亚胺化反应制备了一种含有端炔、酰亚胺环、苯环和醚键的硅烷偶联剂AAS。使用AAS处理QF表面,最佳处理工艺为:采用预处理法,AAS溶液的pH值为4-5,处理时间1h,AAS添加量为3.0 wt%。此工艺条件下QF/PSA复合材料的层间剪切强度(ILSS)达到最大值24.1 MPa,提高了50.6%,弯曲强度为287.5MPa,提升了43.0%。QF/PSA复合材料的冲击强度也有较大提升,由2323 J/m提升为3968 J/m,改善了其耐冲击性能。TGA测试表明AAS的Td5为394℃,因此处理剂本身分子结构具有较好的热稳定性,但因其结构中含有醚键,高温条件下醚键较容易发生断裂,从而影响QF/PSA的高温性能。在250℃和500℃条件下,QF/PSA复合材料的ILSS和弯曲强度相比于常温改性效果总体都有所下降,250℃和500℃的保留率分别为66.0%,51.0%和84.2%,70.8%。 采用FT-IR、DSC、AFM、接触角测试、XPS和SEM研究了AAS改性QF/PSA复合材料界面的作用机制:AAS通过水解与纤维表面发生化学作用,形成良好的键合;模压成型过程中AAS参与PSA的交联固化,与树脂间形成良好的化学作用,同时AAS与PSA发生聚合形成互穿网络结构。