关于含硅芳炔树脂的热氧化降解动力学
的研究
关于含硅芳炔树脂的热氧化降解动力学的研究
1前言
含硅芳炔树脂是一类主链由芳炔基链段和硅原子组成的有机无
机杂化耐高温热固性树脂，具有优异的工艺性能、耐热性能和介电性
能，在航天航空、电子信息领域有广泛的应用潜力。20世纪90年代
中后期，Itoh等合成了含硅氢基团的含硅芳炔树脂(MSP)，法国
Buvat等制备了苯乙炔封端的含硅芳炔树脂(BLJ)，严浩等合成了含
甲基含硅芳炔树脂，张玲玲等合成带硅氢的含硅芳炔树脂，高金淼等
合成了带乙烯基含硅芳炔树脂，齐会民等研究了RTM用含硅芳炔树
脂的流变特性与固化反应动力学，徐美玲等研究了含硅芳炔树脂在惰
性气氛下的热裂解行为，并用热裂解-气相色谱-质谱联用技术分析了
含硅芳炔树脂热分解产物。含硅芳炔树脂为耐高温树脂，因此研究其
在热氧化条件下的热稳定性及热氧化降解特性，对于了解含硅芳炔树
脂基复合材料在实际应用条件下的性能变化有重要意义，但该方面的
研究未曾有报道。
本文采用热失重方法研究了含硅芳炔树脂在空气气氛下的热失
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重行为，并用Ozawa和Kissinger方法分析了含硅芳炔树脂的热氧化
降解动力学，探讨了含硅芳炔树脂的热氧化行为和抗热氧化性能。
2实验部分
含硅芳炔树脂PSA-R为本课题组采用格氏试剂法以二氯硅烷、二
乙炔基苯为主要原料合成的可RTM成型的含硅芳炔树脂，其分子量
约为1200，室温下为红褐色粘稠液体，采用固化工艺为150℃2h+
170℃2h+210℃2h+250℃4进行固化，固化物为深褐色坚硬固
体。
含硅芳炔树脂的热氧化失重分析含硅芳炔树脂固化物粉碎研磨
成粉末，采用瑞士的METTLERTGASDTA851热失重分析仪进行热氧
化失重分析，气氛为空气，流量为90mlmin。升温速率分别为5℃min、
10℃min、20℃min、40℃min，温度范围为25℃～1000℃。
3实验结果与讨论
3.1含硅芳炔树脂
含硅芳炔树脂PSA-R是由二氯硅烷与二乙炔基芳烃单体为原料，
通过缩合聚合反应制备的主链含有硅元素的芳基多炔结构的树脂.
含硅芳炔树脂在加热情况下，可通过Diels-Alder反应、环三聚反应、
炔键加成反应和硅氢加成反应等交联固化，形成含有稠芳环和共轭烯
的高度交联结构，具有优异的耐热性能。
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含硅芳炔树脂固化物在高温下的热氧化降解包括如下过程，树脂
固化物受热共轭烯结构的氧化、侧基的氧化断裂、交联结构的氧化降
解、以及无机硅元素的氧化及陶瓷化等。
3.2聚合物热氧化降解动力学模型
含硅芳炔树脂固化物的热氧化降解过程比较复杂，包括一系列的
基元反应，如不饱和结构的氧化、侧基的氧化断裂、交联结构氧化降
解等。表述热降解动力学模型的方法从本质上可以分为唯象模型(宏
观水平)和力学模型(微观水平)两种，其中唯象模型是半经验模型，
不涉及化学反应机理，被广泛采用。
3.3含硅芳炔树脂热氧化降解的TGA和DTG
含硅芳炔树脂(PSA-R)固化物在空气气氛中，升温速率分别为5℃
min、10℃min、20℃min、40℃min的热氧化失重(TGA)曲线和热
氧化失重微分(DTG)曲线。含硅芳炔树脂具有优异的抗热氧化性能，
其热氧化分解温度(T