复合材料学报

作者：郝一帆, 董杰, 赵昕, 张清华,

关键词：聚酰亚胺, 碳硼烷, 有机-无机杂化, 热氧化稳定性, 钝化层, 耐热机制,

聚酰亚胺是先进复合材料重要的基体材料之一。在聚酰亚胺主链中成功引入碳硼烷笼状单元，制备出一系列有机-无机杂化的聚酰亚胺材料。从单体设计入手，设计合成了含邻碳硼烷单元的二胺单体(DNCB)，再与4,4'-二氨基二苯醚(ODA)和3,3',4,4'-苯甲酮四羧酸二酐(BTDA)进行共聚反应，合成前驱体聚酰胺酸(PAA)溶液并制备PAA薄膜，再经高温热亚胺化处理得到含碳硼烷单元的聚酰亚胺。对制备的聚酰亚胺材料的耐热性能和耐热氧化稳定性进行了系统研究，结果表明，碳硼烷单元的引入使聚酰亚胺基体的热稳定性和热氧化稳定性得到显著提升。当二胺单体中DNCB摩尔分数为40%时，N₂气氛下，5wt% 热失重温度<i>T</i>_5%提升近13℃，<i>T</i>_10%提升近43℃，质量残留率高达82.6wt%；空气氛围下，<i>T</i>_5%提升近36℃，<i>T</i>_10%提升近64℃，质量残留率高达83.1wt%。X-射线光电子能谱(XPS)及扫描电镜(SEM)结果表明在聚酰亚胺主链中引入碳硼烷笼状单元后在高温环境中易在材料表面形成氧化硼(B₂O₃)钝化层，从而显著提升材料的耐热氧化稳定性。

来源：2023年第1期

《复合材料学报》期刊编辑部

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