【环氧板】材料基体

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液相浸渍工艺中浸渍用聚合物先驱体需精心选择,适于制备环氧板材料基体的聚合物先驱体需要满足以下条件:

(1)黏度适宜、流变性好、易于浸渍，可以使聚合物充分浸渍到预制体孔隙内部;(2)碳化后有较高的产碳率，以提高浸清效率,获得高密度制件;(3)浸渍、固化及碳化过程中的体积收缩尽可能小，以减少对纤维的损伤。

虽然热塑性聚合物作为基体碳的先驱体，如聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺(PED,可有效减少浸渍次数，但需要在固化过程中施压以保持试样的结构完整性，实际应用并不多。

工业化中大量使用的是热固性聚合物，如酚醛聚合物、环氧板聚合物呋喃聚合物、糠酮聚合物、炔类聚合物、聚酰亚胺、聚苯撑与聚苯撑氧等。大多数热固性聚合物在较低温度下(150~250C)聚合形成高度交联、热固性、不熔的玻璃态固体,化学重排困难，碳化后形成各向同性的玻璃碳,很难石墨化，同时留下很多闭气孔，导致复合材料密度相对较低(一般为1. 5~1.7g/cm*)。但这种玻璃碳强度高,硬度大，耐酸能力强，一般用于航空、航天烧蚀部件的制造及碳素行业耐腐蚀部件的制造。

聚合物浸渍碳化法的工艺流程:将预制体放人浸渍罐中,在真空状态下用聚合物浸没预制体,再充气加压使聚合物浸透预制体,对于酚醛聚合物等黏度大的浸渍剂，浸渍前通常需要用有机溶剂进行稀释。然后，在氮气或氩气保护下进行碳化,最终碳化温度为1 000 C。在碳化过程中，聚合物热解,形成碳残留物和挥发性气体，发生质量损失,同时在样品中留下孔隙。这样,需要再进行重复的聚合物浸渍和碳化，以减少孔隙，达到致密的目的。

环氧板材料的重要浸清剂，人们对聚合物也进行了很多的研究，最常见的聚合物产碳为45%~ 60%，些产碳率高的聚合物也陆续出现。研究比较多的儿种聚合物

(1)酚醛聚合物:用于制备环氧板材料基体先驱体的第代热固性 聚合物主要是酚醛聚合物，酚整聚合物的产碳率较高，约为57%~ 65%，-些新问世的改性酚醛聚合物(如含氰酸脂的面醛聚合物，苯并恶嗓聚合物，丙炔基醚化酚醛聚合物等)的产碳率达70%以上。(2)块类聚合物，国外已经成功地将其应用于环氧板材料的制备。目前国内也开展了镇有面的研营工作，主要涉及聚芳乙快PA)和丙块基取代环成二场聚合物(PCP)。来芳乙快是商交联的秀香成聚仓物，具有转度小易加工、硬化收箱率低和高产族本的优区的碳纯度很高，但其合成方法操作复杂，试剂昂贵，成本较高。

(2)起2年代中期，更国研制了内决基收代环成二墙教合物，便、聚合物黏度低、产碳率高(可达95%)等优点,很有发展潜力。

(3)其他聚合物:呋喃聚合物多作为环氧板材料的重复浸渍聚合物，在800 C下的产碳率约为58%。采用邻苯二甲腈合成的酞菁环氧板材料在800 C下的产碳率可以达到93%以上，也是一种很有发展前途的聚合物先驱体。

聚合物在裂解产碳过程中，会发生一系列聚合 、脱水、分解等反应，小分 子挥发，形成碳相。酚醛甲醛聚合物在不同温度阶段可能的反应及挥发物。在失重的过程中会发生体积收缩，过度的体积收缩会引起较大的应力，造成基体开裂或纤维损伤。因此,在聚合物热解过程中升温速率一般较低。

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