纖維增強雙馬來酰亞胺（簡稱雙馬，或BMI）樹脂基復合材料以高比強、高比模、耐熱性高、耐輻射、耐磨以及性能可設計性等許多優點在航空、航天、兵器、艦船和汽車等領域得到普遍重視，并得到較廣泛的應用。保持雙馬樹脂基復合材料的高韌性和高耐熱性等一直是該種材料過去和現在發展的主要目標。添加高性能熱塑性樹脂是雙馬樹脂增韌改性的主要手段。但是，傳統的高性能（尤其是高韌性）雙馬樹脂體系的配制方法主要有如下兩種：一種是采用極性溶劑將雙馬單體、共聚物和熱塑性樹脂同時溶解制備膠液。然后采用溶劑法（或稱濕法）制備成預浸料；采用濕法制備預浸料時，需要使用大量的極性溶劑，對操作人員的身體健康會造成很大損害，對環境也十分不利，而且生產效率低，因而濕法制備預浸料技術越來越受到限制。另一種方法是先將熱塑性樹脂在高溫下溶解于雙馬單體共聚物如二烯丙基雙酚A中后，再與雙馬來酰亞胺單體等混合溶解。由于雙馬來酰亞胺單體本身熔點較高而熱塑性樹脂又是分子量較大的聚合物，上述傳統熱熔法配制的純樹脂體系在室溫下往往呈固體狀態；盡管上述方法配制的樹脂可以采用熱熔技術制備預浸料，但是由于樹脂粘度太高，熱熔法制備預浸料十分困難，對工藝輔料如離型紙的耐熱性等也有更高的要求，而由其制備的預浸料在室溫下硬而無粘性，鋪覆性差，操作不便，給制備復雜復合材料構件帶來困難。同時，由于樹脂體系的各組份分子間以分子級分散，體系反應活性較高，預浸料的室溫力學性能儲存期一般不超過一個月，所有這些阻礙了高性能雙馬樹脂基復合材料的更廣泛應用。

       本研究的目的是針對上述存在的問題，研制一種新型雙馬樹脂體系的配制方法，可適用于熱熔法制備預浸料，提高預浸料可操作性，延長預浸料的粘性儲存期，改善預浸料制備工藝，適用于制備各種復雜和大型復合材料構件，為雙馬樹脂基復合材料的擴大應用提供關鍵技術基礎。

1  實驗材料與方法

1.1原料

       二烯丙基雙酚A (DABPA)，工業品，華東理工大學；二苯甲烷雙馬來酰亞胺( MBMI)，工業品，湖北洪湖雙馬樹脂廠；改性聚醚酮( PEK-C)，工業品，蘇州工程塑料廠；碳纖維J丌OOSC-12000-50C(簡稱T700)，日本東麗公司生產。

1.2雙馬樹脂的配制

       兩種配制方法所用雙馬樹脂體系的組成和配比完全一致，即MBMI:   DABPA:   PEK-C=100:   87：20（重量比）。
       傳統熱熔法：首先將DABPA和PEK-C混合并攪拌，加熱到180°C使PEK-C完全溶解后冷卻到150qc左右恒溫，加入MBMI使其溶解后立即倒出，冷卻至室溫待用。

       漿料混合法：首先將DABPA加熱到70一90°C左右后，將經過氣流粉碎機粉碎的PEK-C顆粒和MBMI顆粒加入，初步混合5min后，將混合體系移到三輥混膠機上混合三遍。

1.3預浸料制備

     采用美國生產的12in熱熔預浸機，參照表l設定工藝參數制備預浸料。
           

1.4復合材料制備

       采用熱壓罐制備BMI/T700復合材料層壓板，固化過程：室溫以2℃/min左右的升溫速率升至180℃，保溫th后升溫至200℃，保溫4h，130一140℃加壓0. 6MPa。

1.5表征與測試

      采用PE公司生產的差示掃描量熱(DSC)儀測試樹脂體系的固化行為，升溫速率10°iC /min，氮氣氛圍；采用TA設備公司的AR 2000流變儀測定樹脂體系的粘度一溫度特性，升溫速率為2°C/min；采用RHEOLOGY SCIENCE CORP.生產的動態熱機械分析(DMA)儀測定復合材料的玻璃化轉變溫度，頻率lHz．升溫速率3℃/mm；預浸料及復合材料的基本性能測試依據和標準示于表2。
            

2  結果與討論

2.1  配制工藝對樹脂體系的影響

        漿料混合法的基本原理是將固體PEK-C和MBMI以固態顆粒形式懸浮并分散于較低粘度的液態雙馬單體共聚物DABPA中，形成以液體共聚物為連續相的樹脂體系，保持連續相(液態共聚物DABPA)的粘性和工藝性。在固化溫度下，固體顆粒溶解、熔化于DABPA中，MBMI將同時與DABPA反應，形成固化交聯體系，基本過程示意圖如圖1。同時，由于MBMI以固態顆粒形式分散于DABPA中，因而顯著降低了其與DABPA的反應速率，延長了樹脂的室溫儲存期。

       傳統熱熔法配制的雙馬樹脂體系在室溫下硬而無粘性，漿料混合法配制的雙馬樹脂在室溫和室溫存放三個月后仍具有粘性。本工作同時研究漿料混合法和傳統熱熔法配制的樹脂體系室溫儲存一定時間后的粘溫特性隨時間的變化情況，結果如圖2。結果表明，由漿料混合法配制的樹脂體系室溫下存放三個月后粘度變化不大，在固化溫度時的粘度幾乎沒有變化，而傳統熱熔法配制的樹脂體系在經歷20天后，粘度已增大明顯。由于漿料混合法配制的樹脂體系中MBMI以顆粒形式存在，顯著降低了其與DABPA在室溫下的反應速率。而在傳統熱熔法配制的樹脂體系中MBMI和DABPA以分子級分散，室溫下的反應速度較快，從而使粘度增加速度明顯高于漿料混合法配制的樹脂體系。
                
                     

       圖3示出兩種方法配制的雙馬樹脂體系的DSC 曲線。結果表明，兩種配制方法配制的樹脂體系 起始反應溫度、反應峰值溫度及反應終止溫度等基本相同，說明配制方法的改變對樹脂體系的化學固化行為沒有影響，這主要因為樹脂體系的配方組成完全相同的緣故。
                     

2.2配制方法對預浸料制備工藝和性能影響

       采用漿料混合法配制的樹脂和傳統熱熔法配制的樹脂制備了，T700碳纖維預浸料，制備工藝參數示于表1。由于漿料混合法配制的樹脂體系粘度明顯偏低，因而制備預浸料時涂布頭溫度和熱板溫度比由傳統熱熔法配制樹脂制備預浸料時的溫度低30- 40℃，這有利于降低能耗，對離型紙的要求降低，提高預浸料的制備效率，同時可以顯著降低預浸料制備過程中樹脂的反應程度，有利于預浸料的質量控制。

        預浸料基本性能的測試結果（表3，表4）表明，由傳統熱熔法配制樹脂制備的預浸料硬而無粘性，鋪覆性差，力學性能的變化研究表明，其力學性能的儲存期為20天左右。而由漿料混合法配制的樹脂制備的預浸料粘性良好，室溫粘性和力學性能儲存期至少3個月（由于時間原因，室溫存放3個月以后預浸料的性能還有待于進一步測試）。正如前節所提到的，由于采用傳統熱熔法配制的樹脂體系中的各組分以分子級分散，因而反應速度快，室溫儲存期短。而漿料混合法配制的樹脂體系中，MBMI以固態顆粒形式懸浮并分散于較低粘度的DABPA中，由于兩種互相反應的物質分別以固液兩相形式存在，二者之間的反應速率很低，從而使室溫儲存期很長。預提料粘性和鋪覆性等可操作性改善以及室溫儲存期的延長非常有利于大型和復雜復合材料構件的制備，對于促進雙馬樹脂基復合材料的擴大應用具有重要作用。
                
             
 
2.3  配制方法對復合材料性能影響

       研究了由漿料混合法和傳統熱熔法配制的樹脂/T700纖維預浸料制備的復合材料的基本性能，主要結果示于表5。結果表明，由兩種方法配制的樹脂制備的r700碳纖維復合材料基本力學性能和耐熱性無明顯差異，這主要是由于兩種配制方法的樹脂體系各組分含量、化學反應歷程相同，所制備復合材料的性能也應當相同，實驗結果證明了這一點。
             

           
3  結  論

        與傳統熱熔法相比，漿料混合法配制雙馬樹脂顯著提高了樹脂和預浸料的粘性和室溫儲存穩定性，預浸料由傳統的硬而無粘性變成粘性和可操作性良好，室溫力學性能儲存期由原來的20天提高到三個月以上，并且使制備預浸料的工藝溫度顯著降低。復合材料的力學性能和耐熱性測試結果表明，樹脂配制方法的改變對復合材料力學性能和耐熱性沒有產生影響。漿料混合法配制樹脂技術有利于高性能雙馬樹脂基復合材料用于制備大型和復雜復合材料構件，促進雙馬樹脂基復合材料的更廣泛應用。