聚氨酯-酰亚胺（PUI）改性碳纤维/环氧树脂三相复合材料的结构与性能研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

环氧树脂是指分子结构中含有环氧基团的高分子化合物。其在固化状态下，具有较高的力学性能，对金属、陶瓷、混凝土等基材具有较强的附着力，固化收缩率小、易于控制成型，电绝缘性好，以及对酸、碱腐蚀不敏感，并且满足一般的温度使用要求（环氧树脂的耐热性一般为 80 ° C~100° C，个别种类的耐热性可达到 200 ° C 以上）。基于环氧树脂的这些优点，其被广泛用于航天航空、交通、电子封装以及运动器械等领域。但是，随着国民经济的发展以及对材料性能要求的进一步提高，一般的环氧树脂材料难以继续满足使用要求。因此，通过复合的方法，提高环氧树脂的性能成为一个重要研究思路。

碳纤维（ CF)具有优异的力学性能且耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、抗疲劳， 其热膨胀系数低、导电导热和电磁屏蔽性优良。碳纤维复合材料的性能优良, 广泛应用于航空航天、汽车、电子电气等领域。碳纤维由于具有长径比大、强度高等特点，成为自上世纪以来作为环氧树脂基复合材料增强相的研究热点。大量的研究证明，环氧树脂中引入的碳纤维，可以有效提高环氧树脂的力学性能。但由于碳纤维表面往往表现出很高的化学惰性，未经过表面修饰或改性的碳纤维与环氧树脂之间难以形成较强的界面结合。所以在这种情形下，碳纤维/环氧树脂复合材料的弯曲强度、层间剪切强度等一些力学性能不甚理想。此外，由于界面间隙的存在，导电粒子在复合材料中的运动也将受到严重影响，在两相（碳纤维相与环氧树脂基体相）之间的移动将面临很大的障碍，最终使得复合材料在垂直于界面方向上具有很低的电导率值。

通过以上的分析不难看出，要想使碳纤维/环氧树脂复合材料具有更加优异的性能，界面的改善是重中之重。因此，包括氧化、等离子处理、涂层以及枝接官能团等改性碳纤维表面以期改善碳纤维/环氧树脂界面结合的方法得到研究，复合材料的性能得到进一步提高。聚酰亚胺的综合性能优良,力学性能和耐高温性能好。采用聚酰亚胺改性环氧树脂,可综合二者的优点,得到具有良好机械性能和耐高温的树脂基体及复合材料。可利用端异氰酸酯基的聚氨酯—酰亚胺（PUI）固化环氧树脂，形成互穿网络，提高复合材料的韧性和耐热性，提高碳纤维/环氧树脂复合材料的弯曲强度、层间剪切强度等一些力学性能。在这项研究中，我们将酰亚胺部分引入聚氨基甲酸乙酯来制备端异氰酸酯基的聚氨酯—酰亚胺，通过异氰酸酯和酸酐的直接亲核加成反应将聚氨酯和聚酰亚胺的优点结合起来。然后将PUI引入环氧树脂形成互穿网络以提高环氧树脂的韧性和热性能。

2. 研究的基本内容与方案

（1）基本内容

a．聚氨酯-酰亚胺（pui）的合成与表征。

b．碳纤维/聚氨酯-酰亚胺（pui）/环氧树脂三相复合材料的制备。

c．三相复合材料的性能表征。

3. 研究计划与安排

第一周 前期准备工作、完成英文文献翻译以及与导师见面

第二周---第四周 完成任务书和开题报告并准备实验仪器及药品

第四周---第八周 查阅资料，完善实验理论依据，探索实验方法

4. 参考文献（12篇以上）

[1] song j, gang w, shi j, et al. properties and morphology of interpenetrating polymer networks based on poly(urethane-imide) and epoxy resin[j]. macromolecular research, 2010, 18(10):944-950.

[2] b r, sireesha r, pasala a r. preparation and thermal properties of bismaleimide blends based on hydroxyphenyl maleimide[j]. polymer international, 2005, 54(8):1103-1109.

[3]li h t, chuang h r, wang m w, et al. synthesis, properties and pyrolysis of siloxane-and imide-modified epoxy resin cured with siloxane-containing dianhydride[j]. polymer international, 2005, 54(54):1416-1421.

[4] bhuvana s, sarojadevi m. synthesis and characterization of epoxy/amine terminated amide‐imide‐imide blends[j]. journal of applied polymer science, 2008, 108(108):2001-2009.