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开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 精装是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787122268884
本书可供从事先进复合材料、航空航天材料科学研究、技术开发的工作人员及高等院校相关专业的师生参考。
1.1树脂基复合材料的发展简史1
1.2双马树脂的研究进展3
1.2.1双马来酰亚胺的合成原理3
1.2.2双马来酰亚胺的结构与性能6
1.2.3改性双马来酰亚胺树脂及其应用6
1.3高性能纤维的结构与性能7
1.3.1碳纤维的结构与性能7
1.3.2聚对亚苯基苯并双唑纤维的结构与性能10
1.4聚合物基复合材料的界面11
1.5纤维表面改性处理方法研究进展14
1.5.1纤维表面改性方法概况14
1.5.2纤维表面等离子体改性21
1.6空间环境对碳纤维/双马树脂基复合材料性能影响的研究进展22
1.6.1空间环境因素概述22
1.6.2空间环境效应的研究进展27
参考文献31
第2章实验材料与结构性能表征方法41
2.1实验原材料及实验仪器41
2.1.1实验原材料41
2.1.2实验仪器42
2.2纤维表面等离子体处理43
2.2.1碳纤维表面处理45
2.2.2PBO纤维表面等离子体处理45
2.3复合材料的制备46
2.4空间环境模拟试验47
2.4.1真空热循环试验47
2.4.2质子辐照试验48
2.4.3电子辐照试验48
2.5结构性能表征方法49
2.5.1X射线光电子能谱分析49
2.5.2纤维的表面形貌分析49
2.5.3动态接触角分析50
2.5.4复合材料的性能测试52
2.5.5复合材料破坏形貌分析53
2.5.6傅里叶红外光谱分析53
2.5.7傅里叶变换红外衰减全反射光谱分析53
2.5.8热失重分析53
2.5.9动态力学分析54
2.5.10热膨胀分析54
2.5.11质损率测试54
2.5.12复合材料的热应力分析54
参考文献56
第3章真空热循环对碳纤维/双马树脂基复合材料性能的影响及热应力模拟58
3.1真空热循环对CF/BMI复合材料热性能的影响59
3.1.1真空热循环对CF/BMI复合材料动态力学性能的影响59
3.1.2真空热循环对CF/BMI复合材料热稳定性的影响61
3.1.3真空热循环对CF/BMI复合材料线膨胀行为的影响64
3.2真空热循环对CF/BMI复合材料质损率的影响66
3.3真空热循环对CF/BMI复合材料表面形貌和表面粗糙度的影响67
3.4真空热循环对CF/BMI复合材料力学性能的影响71
3.4.1真空热循环对CF/BMI复合材料横向拉伸强度的影响71
3.4.2真空热循环对CF/BMI复合材料弯曲强度的影响73
3.4.3真空热循环对CF/BMI复合材料层间剪切强度的影响75
3.5真空热循环过程中CF/BMI复合材料的热应力模拟76
3.5.1CF/BMI复合材料的有限元分析模型77
3.5.2CF/BMI复合材料热应力的分布规律79
3.5.3CF/BMI复合材料的潜在破坏区域分析83
3.5.4CF/BMI复合材料热应力的重新分布87
参考文献91
第4章质子辐照对碳纤维/双马树脂基复合材料性能的影响94
4.1质子辐照对CF/BMI复合材料表面性能的影响95
4.1.1质子辐照对CF/BMI复合材料表面官能团的影响95
4.1.2质子辐照对CF/BMI复合材料表面化学成分的影响98
4.1.3质子辐照对CF/BMI复合材料表面形貌和表面粗糙度的影响101
4.2质子辐照对CF/BMI复合材料热性能的影响103
4.2.1质子辐照对CF/BMI复合材料动态力学性能的影响104
4.2.2质子辐照对CF/BMI复合材料热稳定性的影响107
4.3质子辐照对CF/BMI复合材料力学性能的影响108
4.3.1质子辐照对CF/BMI复合材料弯曲强度的影响108
4.3.2质子辐照对CF/BMI复合材料层间剪切强度的影响109
4.4质子辐照对CF/BMI复合材料质损率的影响110
参考文献111
第5章电子辐照对碳纤维/双马树脂基复合材料性能的影响113
5.1电子辐照对CF/BMI复合材料表面性能的影响114
5.1.1电子辐照对CF/BMI复合材料表面化学成分的影响114
5.1.2电子辐照对CF/BMI复合材料表面官能团的影响117
5.1.3电子辐照对CF/BMI复合材料表面形貌和表面粗糙度的影响119
5.2电子辐照对CF/BMI复合材料热性能的影响120
5.2.1电子辐照对CF/BMI复合材料动态力学性能的影响120
5.2.2电子辐照对CF/BMI复合材料热稳定性的影响123
5.3电子辐照对CF/BMI复合材料力学性能的影响124
5.3.1电子辐照对CF/BMI复合材料弯曲强度的影响124
5.3.2电子辐照对CF/BMI复合材料层间剪切强度的影响125
5.4电子辐照对CF/BMI复合材料质损率的影响126
参考文献127
第6章氧气ICP等离子体表面处理对PBO/BMI复合材料界面性能的影响129
6.1氧气等离子体处理功率对复合材料ILSS的影响129
6.1.1氧气等离子体放电功率对纤维表面化学成分的影响130
6.1.2氧气等离子体处理功率对纤维表面形貌及粗糙度的影响134
6.1.3氧气等离子体处理功率对纤维表面浸润性的影响136
6.2氧气等离子体处理时间对复合材料ILSS的影响138
6.2.1氧气等离子体处理时间对纤维表面化学成分的影响139
6.2.2氧气等离子体处理时间对纤维表面形貌及粗糙度的影响142
6.2.3氧气等离子体处理时间对纤维表面浸润性的影响144
6.3氧气等离子体处理气压对复合材料ILSS的影响145
6.3.1氧气等离子体处理气压对纤维表面化学成分的影响146
6.3.2氧气等离子体处理气压对纤维表面形貌及粗糙度的影响149
6.3.3氧气等离子体处理气压对纤维表面浸润性的影响150
6.4氧气等离子体对PBO纤维表面化学改性机理探讨151
参考文献153
第7章氩气ICP等离子体表面处理对PBO/BMI复合材料界面性能的影响155
7.1氩气等离子体处理功率对PBO/BMI复合材料ILSS的影响155
7.1.1氩气等离子体处理功率对PBO纤维表面化学成分的影响156
7.1.2氩气等离子体处理功率对纤维表面形貌及粗糙度的影响160
7.1.3氩气等离子体处理功率对纤维表面浸润性的影响162
7.2氩气等离子体处理时间对PBO/BMI复合材料ILSS的影响164
7.2.1氩气等离子体处理时间对PBO纤维表面化学成分的影响165
7.2.2氩气等离子体处理时间对纤维表面形貌及粗糙度的影响168
7.2.3氩气等离子体处理时间对纤维表面浸润性的影响170
7.3氩气等离子体处理气压对PBO/BMI复合材料ILSS的影响170
7.3.1氩气等离子体处理气压对纤维表面化学成分的影响171
7.3.2氩气等离子体处理气压对纤维表面形貌及粗糙度的影响174
7.3.3氩气等离子体处理气压对纤维表面浸润性的影响176
7.4氩气等离子体对PBO纤维表面化学改性机理探讨176
参考文献178
第8章氧/氩混合气体ICP等离子体处理对PBO/BMI复合材料界面性能的影响179
8.1氧/氩混合气体等离子体的气体组分对复合材料ILSS的影响180
8.1.1氧/氩混合等离子体的气体组成对纤维表面化学成分的影响181
8.1.2氧/氩混合等离子体的气体组成对纤维表面形貌及粗糙度的影响186
8.2氧/氩混合气体等离子体处理功率对复合材料ILSS的影响188
8.2.1氧/氩混合气体等离子体处理功率对纤维表面化学成分的影响189
8.2.2氧/氩混合气体等离子体处理功率对纤维表面形貌及粗糙度的影响192
8.3氧/氩混合气体等离子体处理时间对复合材料ILSS的影响193
8.3.1氩/氧混合气体等离子体处理时间对纤维表面化学成分的影响194
8.3.2氧/氩混合气体等离子体处理时间对纤维表面形貌及粗糙度的影响197
8.4氧/氩混合气体等离子体对PBO纤维表面化学改性机理探讨198
8.5PBO/BMI复合材料层间断裂机理、耐湿热性质及等离子体改性退化现象200
8.5.1等离子体处理对复合材料层间断裂形貌的影响及界面增强机理探讨200
8.5.2等离子体处理对PBO/BMI复合材料耐湿热性能的影响205
8.5.3等离子体处理后PBO纤维表面退化现象207
参考文献209
第9章空气DBD等离子体处理对PBO/BMI复合材料界面性能的影响211
9.1空气DBD等离子体处理时间对PBO/BMI复合材料界面性能的影响211
9.1.1空气DBD等离子体处理时间对PBO/BMI复合材料ILSS的影响212
9.1.2空气DBD等离子体处理时间对PBO纤维表面化学成分的影响213
9.1.3空气DBD等离子体处理时间对PBO纤维表面形貌及粗糙度的影响217
9.1.4空气DBD等离子体处理时间对PBO纤维表面浸润性的影响220
9.1.5空气DBD等离子体处理时间对PBO纤维单丝拉伸强度的影响221
9.2空气DBD等离子体功率密度对PBO/BMI复合材料界面性能的影响222
9.2.1空气DBD等离子体功率密度对PBO/BMI复合材料ILSS的影响223
9.2.2空气DBD等离子体功率密度对PBO纤维表面化学成分的影响224
9.2.3空气DBD等离子体功率密度对PBO纤维表面形貌及粗糙度的影响227
9.2.4空气DBD等离子体功率密度对PBO纤维表面浸润性的影响230
9.2.5空气DBD等离子体功率密度对PBO纤维单丝拉伸强度的影响231
参考文献231
第10章氧气DBD等离子体处理对PBO/BMI复合材料界面性能的影响233
10.1氧气DBD等离子体处理时间对PBO/BMI复合材料界面性能的影响233
10.1.1氧气DBD等离子体处理时间对PBO/BMI复合材料ILSS的影响234
10.1.2氧气DBD等离子体处理时间对PBO纤维表面化学成分的影响235
10.1.3氧气DBD等离子体处理时间对PBO纤维表面形貌及粗糙度的影响238
10.1.4氧气DBD等离子体处理时间对PBO纤维单丝拉伸强度的影响241
10.2氧气DBD等离子体功率密度对PBO/BMI复合材料界面性能的影响241
10.2.1氧气DBD等离子体功率密度对PBO/BMI复合材料ILSS的影响242
10.2.2氧气DBD等离子体功率密度对PBO纤维表面化学成分的影响243
10.2.3氧气DBD等离子体功率密度对PBO纤维表面形貌及粗糙度的影响246
10.2.4氧气DBD等离子体功率密度对PBO纤维单丝拉伸强度的影响249
参考文献249
第11章碳/PBO混杂纤维增强BMI树脂基复合材料的界面性能251
11.1空气射频等离子体对CF/BMI复合材料界面性能的影响252
11.1.1空气射频等离子体处理时间对CF/BMI复合材料ILSS的影响253
11.1.2空气射频等离子体处理时间对CF表面化学成分的影响254
11.1.3空气射频等离子体处理时间对CF表面形貌及粗糙度的影响257
11.1.4空气射频等离子体对CF/BMI复合材料断面形貌的影响258
11.2碳/PBO混杂纤维复合材料的制备及其界面黏结性能的研究259
11.2.1碳/PBO混杂纤维增强BMI树脂基复合材料的制备259
11.2.2等离子体对碳/PBO混杂纤维增强BMI树脂基复合材料ILSS的影响259
11.3等离子体处理PBO纤维的时效性及PBO/BMI复合材料的断裂模式、吸水率测试261
11.3.1空气、氧气DBD等离子体处理后PBO纤维表面时效性研究261
11.3.2PBO/BMI复合材料的断面形貌及断裂模式分析269
11.3.3PBO/BMI复合材料吸水率的研究271
参考文献273
双马来酰亚胺树脂（BMI）是继环氧树脂（EP）之后又一种高性能热固性树脂，它既具有聚酰亚胺树脂耐高温、耐辐射、耐湿热、模量高、吸湿率低和热膨胀系数小等优点，又兼具EP的易加工性，在多方面满足了先进聚合物基复合材料的要求。目前，BMI树脂已成为高性能树脂综合性能的基体树脂，已经逐步取代EP成为航空航天结构复合材料的主导基体材料。为了改善传统BMI存在熔点高、溶解性不佳、固化物交联密度高、质脆，其复合材料抗冲击性能和抗应力开裂能力差等缺点，国外从20世纪70年代开始，采用两种或多种BMI单体共聚、BMI单体与其他反应性单体或电子富集物共聚等方法，通过共聚破坏BMI分子晶体结构的规整性，使其无序化，进而降低BMI分子间的作用力和结晶能力，达到降低熔点、增加溶解性的目的。成功开发出的多个牌号的改性BMI树脂，如F-178，V378-A，V391，R6451，XU292，RD85-101，X5245C，X5250等，已在F-22、F-35等多种型号的飞机的机翼肋、桁条、“T”和“I”型横梁等承力结构上得到广泛应用。
我国在该领域的研究工作起步较晚，但是发展速度很快，20世纪80年代以后，中航工业北京航空制造工程研究所、北京航空材料研究院、西北工业大学等先后研制开发成功像QY8911、4502、5405等诸多牌号的共聚改性BMI树脂，并在多种歼击机型号的二十多种不同形式结构件上成功应用。但是，这些产品在一定程度上依然存在复合材料界面粘接与损伤容限性能较低等一系列亟待解决的共性关键技术难题。高性能热固性树脂基复合材料在我国航空航天、武器装备等高技术领域的应用依然任重道远。
基于此，著者在精细化工国家重点实验室、三束材料改性*重点实验室和辽宁省先进聚合物基复合材料重点实验室科研平台的大力支持下，在承担完成国防“十二五”基础科研重点项目（项目编号：A3520110001）、国家自然科学基金重点项目（项目编号：10835004）、三束材料改性国家重点实验室基金项目（项目编号：DP1051204）、辽宁省先进聚合物基复合材料重点实验室创新基金基目（项目编号：2008001）的过程中，针对空间环境下碳/双马树脂基复合材料性能的稳定性和可靠性缺乏系统性评估、先进树脂基复合材料界面黏结性能较低等理论与关键技术问题，进行了近十年的潜心研究，系统地开展了典型空间环境因素对碳/双马树脂基复合材料性能演化规律及损伤机理、高性能纤维表面低温等离子体改性处理对纤维表面结构与性能的影响、复合材料界面结构设计与调控等方面的研究工作。现将有关的内容进行系统归纳与整理，并撰写成本书。全书由大连理工大学陈平教授统稿，于祺博士、刘东博士、刘哲博士参加了相关章节的编写与整理工作。感谢陆春博士、王静博士、熊需海博士、曾强博士、刘思扬博士及陈明新硕士、张晓亮硕士、王开翔硕士、唐硕士和历届本科生，他们给我们团队留下了大量珍贵的实验数据。今天付梓完成与读者见面，喜闻我们团队主持完成的“耐高温特种结构双马树脂及其先进制备技术”获得了中国材料研究学会科学技术奖一等奖，倍感欣慰。衷心地期望本书对我国从事高分子材料的科技工作者了解与运用该研究领域的新成果有所裨益。
后，感谢大连理工大学三束材料改性*重点实验室的丁振峰教授、任春生教授在等离子体科学与技术方面给予的大力支持与无私帮助。特别感谢大连市人民政府学术专著出版基金与化学工业出版社出版基金资助。感谢化学工业出版社的大力支持。
著者
2015年8月
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