摘要：聚酰亚胺(PI)树脂在航天航空工业领域具有重要应用,被要求其兼具热稳定性和良好的加工性。但是,在耐热性能提高的同时,PI的加工性能通常会变差,这种矛盾加大了树脂设计与研发的难度。文中提出了一种基于材料基因工程的两步法筛选策略,这种新方法能加速设计兼具热稳定性和加工性的PI结构。第1步,从聚合物数据库中的化学结构提取出各种化学基元,以化学键解离能和键级作为热稳定性指标,以旋转松弛时间和零切黏度作为加工指标对化学基元进行第1次筛选,获得候选基元。第2步,通过候选基元的组合获得候选PI结构,以50%热分解温度作为热稳定性指标,以LUMO-HOMO和零切黏度作为加工性指标,筛选得到主链含二甲基硅和炔基的新型耐高温易加工的PI树脂。这一策略为快速设计兼具多种性能的新型聚合物提供了一种新方法。

摘要：首先通过材料基因组方法(MGA)设计筛选得到了一种具有高耐热性的乙炔基封端聚酰亚胺(ATPI),然后以2,3,3',4'-二苯醚四甲酸二酐、3,4'-二氨基二苯醚、3-氨基苯乙炔3种单体为原料合成了ATPI。利用傅里叶变换红外光谱、核磁共振氢谱对ATPI的化学结构进行了表征。通过ATPI与甲基乙烯基含硅芳炔(PSA)树脂共聚,得到聚硅炔酰亚胺(PSI)树脂。利用差示扫描量热仪分析了PSI树脂的热固化行为,确定了其固化工艺。采用热重分析表征了PSI固化物的耐热性,结果显示其质量损失5%的热分解温度(T_(d5))及800℃残碳率(Y_(r800))分别为573℃和85.9%。万能拉力机测试得到PSI浇注体的弯曲强度达到49.8 MPa,比PSA树脂提升了1.5倍。通过模压及热压罐成型工艺分别制备了石英纤维及T800碳纤维增强的PSI复合材料。T800碳纤维增强的复合材料弯曲强度和层间剪切强度(ILSS)分别为1553 MPa和84.1 MPa,在350℃处理100 h后,ILSS基本保持不变,复合材料具有良好的耐热性及力学稳定性。石英纤维增强的复合材料弯曲强度和ILSS分别为539 MPa和37.5 MPa。用网络分析仪对石英纤维增强的复合材料的介电性能进行了表征,500℃处理后材料的介电常数与常温下的数值相近,复合材料的高温介电稳定性较好。