聚硅氧烷改性环氧/酚醛共混物热氧降解残留物的结构及组分演变

硅氧烷改性环氧/酚醛共混体系具有良好耐热性及韧性,研究其受热后结构及组分变化对于拓宽酚醛高温领域应用具有重要意义.以端羟基聚二甲基硅氧烷(HTPDMS)与环氧树脂缩合制得改性环氧(ES),再与酚醛共混改性获得聚硅氧烷改性环氧/酚醛共混物(ES/PF).通过综合热分析(TGA-DSC)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜附加能谱仪(SEM-EDS)、X射线光电子能谱(XPS)等手段研究了ES/PF的热性能和热氧降解残留物的化学结构及组分.热分析结果表明,与纯酚醛相比,ES/PF在空气中800℃残余率提高438％,且最大放热速率从21.98 mW/mg降至14.93 mW/mg,N2中残余率降低了14.3％;结合红外分析,ES/PF在430～600℃时热解形成Si—Ox杂化结构对形成炭层起稳定作用,可提高残碳率;XPS及EDS揭示硅元素在高温下赋存形态发生明显变化,430℃及以上大多转为SiO2和SiO2·nH2O.以上结果说明热氧条件下硅元素提高酚醛残炭量对酚醛热稳定性有积极影响,N2条件下硅元素的上述有益影响受到一定程度抑制;这可能与硅氧烷基团热解具有吸氧机制有关;ES/PF的热解残留物结构及组分有利于提高材料的高温残余强度和耐烧蚀性能.