摘要
为了提升聚酰亚胺纤维纸基材料的强度、耐高温性、韧性及阻隔性能，本研究制备了具有高黏附力、易固化、柔韧性好、耐高温的浸渍树脂。首先用乙烯基硅树脂改性环氧树脂，以提高浸渍树脂的韧性及固化性，然后进一步添加聚酰亚胺树脂制备耐高温的三元合金树脂。结果表明，当乙烯基硅树脂用量30%时，改性后环氧树脂有较好的韧性及交联程度；此改性环氧树脂添加5%聚酰亚胺树脂时，三元合金树脂质量损失5%时的温度为339.2℃，并且在高温下没有明显的玻璃化转变。分别用改性环氧树脂和三元合金树脂浸渍聚酰亚胺纤维纸基复合材料，结果表明，改性环氧树脂浸渍的纸基复合材料纤维结合程度较好，表面平整，接触角可以达到148.71°，三元合金树脂浸渍的纸基复合材料耐高温效果好，200℃时纸基复合材料抗张指数仍能达到35.1 N·m/g。
随着国家在航空航天、军工、交通运输等领域的快速发展，对具有高强度、良好耐热性、介电性能以及优异的化学稳定性的“高性能纤维纸基材料”的需求越来越
研究者尝试了配
聚酰亚胺纤维（长度4 mm），吉林长春高琦聚酰亚胺材料有限公司；芳纶1414浆粕，美国杜邦公司；环氧树脂(WSR6101)，南通星辰合成材料有限公司；乙烯基硅树脂（DBR101），武汉双键开姆密封材料有限公司；硅烷偶联剂，广东某公司；聚酰亚胺树脂，广东翁江试剂化学有限公司；二月桂酸二丁基锡，上海麦克林生化科技有限公司；N,N-二甲基乙酰胺，国药集团化学试剂有限公司；咪唑，国药集团化学试剂有限公司；4,4'-二氨基二苯砜，上海麦克林生化科技有限公司。
凯塞纸页成型器，中国制浆造纸研究院有限公司； Frank PTI卧式拉力机，德国Frank公司； Frank PTI撕裂度仪，德国Frank公司；热重分析仪，北京神州恒亿科技发展有限公司；傅里叶变换红外光谱仪，美国PerkinElmer公司；差示热量扫描仪，美国TA公司；扫描电子显微镜，日本日立公司；接触角测量仪，瑞典百欧林公司；电热鼓风干燥箱，天津市泰斯特仪器有限公司。
将不同质量比的乙烯基硅树脂与环氧树脂（乙烯基硅树脂的用量分别为环氧树脂质量的15%、30%、45%、60%）溶于N,N-二甲基乙酰胺中，加入硅烷偶联剂（环氧树脂质量的5%）、二月桂酸二丁基锡（环氧树脂质量的0.5%），在三口烧瓶中135℃下搅拌反应2.5 h，反应结束后静置取下层液，得到改性环氧树脂。改性环氧树脂用5%咪唑（按改性环氧树脂固含量计）、5%的4,4'-二氨基二苯砜（按改性环氧树脂固含量计），于70℃（1 h）、120℃（3 h）进行梯度升温固化。
树脂的热稳定性采用TGAQ500型热重分析仪进行分析，样品量 10 mg，升温区间20~700℃，升温速率10 K/min，氮气流速40 mL/min。
利用差示热量扫描仪对树脂的玻璃化转变温度进行测量，升温区间20~200℃，升温速率10 K/min。
样品经喷金处理后，使用JSM-6460LV扫描电子显微镜观察。树脂断面形貌分析方法为：将制备的树脂倒入模具中固化成型，规格为（40×20×5）mm，然后在夹具夹持下使其断裂，对断裂面进行喷金处理后用扫描电子显微镜观察。
硅树脂与环氧树脂的相容性较差，采用简单的物理共混难以形成分子级别的均一体系，混合后放置一段时间会有明显分层。通过化学反应将带有柔性链段的硅树脂引入到环氧树脂体系中，两者相容性变好。
(a) 改性环氧树脂（硅树脂用量30%）
(b) 三元合金树脂（聚酰亚胺树脂用量5%）
图1 不同树脂的FT-IR图
在
在
图2 树脂的SEM形貌图
从
(a) 树脂原料
(b) 改性环氧树脂
(c) 三元合金树脂
图3 树脂热稳定性的对比
从
从
从
树脂浸渍量为60%（相对于纸张绝干量）时，不同树脂浸渍纸基复合材料的强度性能见
(a) 抗张强度
(b) 伸长率
图5 不同树脂浸渍纸基复合材料性能对比
从
本研究主要研究了环氧树脂、改性环氧树脂、三元合金树脂性能的结构、形貌及热稳定性等，以及其浸渍对聚酰亚胺纤维纸基复合材料性能影响。
3.1 乙烯基硅树脂改性的环氧树脂形成的体系均一，树脂断裂时呈塑性破坏特性，与未改性环氧树脂相比脆性下降。进一步添加聚酰亚胺树脂进行物理共混制备的三元合金树脂相容性良好。
3.2 乙烯基硅树脂用量30%时改性环氧树脂固化体系的综合性能较优，5%质量损失温度为239.6℃。聚酰亚胺树脂用量5%制备三元合金树脂，5%质量损失温度提升至339.2℃。环氧树脂玻璃化转变温度起始点为76.3℃，改性环氧树脂、三元合金树脂未检测到明显的玻璃化转变温度。
3.3 环氧树脂浸渍的纸基复合材料在25℃时抗张指数可以达到45.9 N·m/g，但在高温下强度下降明显。三元合金树脂对纸基复合材料耐高温性能效果提升明显，200℃时纸基复合材料抗张指数能达到35.1 N·m/g。
3.4 环氧树脂、改性环氧树脂和三元合金树脂浸渍的纸基复合材料在断裂时纤维都没有被拉断，说明纸基复合材料的强度还有提升的可能。需要进行更进一步的加工处理。在这3种树脂中，改性环氧树脂浸渍的纸基复合材料纤维结合程度较好，表面平整，疏水效果较好，接触角可以达到148.71°。
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