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一、化學(xué)結(jié)構(gòu)改性(最根本方法)
1. 增加分子鏈剛性
引入剛性基團(tuán):在聚合物主鏈中加入苯環(huán)、聯(lián)苯、萘環(huán)(如雙酚A環(huán)氧→雙酚F環(huán)氧)或雜環(huán)結(jié)構(gòu)(如酰亞胺基團(tuán))。
案例:聚酰亞胺(PI)的 ( T_g ) 可達(dá) 300°C 以上,因主鏈含剛性芳環(huán)。
2. 提高交聯(lián)密度
增加交聯(lián)劑比例:如環(huán)氧樹脂中提高胺類固化劑用量(如 DDS 固化劑)。
使用多官能度單體:采用三官能度環(huán)氧樹脂(如 TACTIX 742)替代雙官能度樹脂。
效果:交聯(lián)密度每提升 10%,( T_g ) 可上升 15-25°C(需避免過度交聯(lián)導(dǎo)致脆性增加)。
3. 增強(qiáng)分子間作用力
引入極性基團(tuán):添加羥基(-OH)、氰基(-CN)、酰胺基(-CONH-)等,增強(qiáng)氫鍵或偶極作用。
案例:聚丙烯腈(PAN)因氰基極性,( T_g ) 達(dá) 104°C(遠(yuǎn)高于聚乙烯的 -120°C)。
二、物理共混與填充改性
1. 添加剛性填料
無機(jī)納米粒子:二氧化硅(SiO?)、蒙脫土(MMT)、碳納米管(CNT)等,用量 5-10 wt% 可使 ( T_g ) 提升 10-30°C(限制鏈段運(yùn)動(dòng))。
關(guān)鍵點(diǎn):需表面改性(如硅烷偶聯(lián)劑)確保分散性。
2. 與高 ( T_g ) 聚合物共混
共混體系:如環(huán)氧樹脂/聚醚砜(PES)、聚碳酸酯(PC)/聚酯(PET)。
注意:需相容劑(如環(huán)氧-PES 嵌段共聚物)防止相分離。
三、工藝優(yōu)化與后處理
1. 高溫后固化
操作:樹脂固化后,階梯升溫至 ( T_g ) 以上 20-30°C(如環(huán)氧樹脂 180°C → 220°C 分段保溫)。
原理:促進(jìn)未反應(yīng)基團(tuán)交聯(lián),提升網(wǎng)絡(luò)完整性。
2. 控制固化速率
慢速固化:低溫長時(shí)間固化(如 80°C/24h + 150°C/4h)比快速固化 ( T_g ) 更高。
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