中國復(fù)合材料學(xué)會近期開展了2022年度中國復(fù)合材料學(xué)會優(yōu)秀碩士學(xué)位論文評選活動。根據(jù)《中國復(fù)合材料學(xué)會優(yōu)秀碩士學(xué)位論文評選條例》，經(jīng)理事及相關(guān)單位推薦，通過資格審查、函審和會評，SFPC課題組2018級碩士生劉政同學(xué)的碩士學(xué)位論文《含氟PBO前驅(qū)體改性氰酸酯樹脂及其透波復(fù)合材料的制備研究》獲2022年度中國復(fù)合材料學(xué)會優(yōu)秀碩士學(xué)位論文。【點擊查看詳情】
劉政同學(xué)的碩士論文針對聚對苯撐苯并二噁唑（PBO）纖維表面惰性強(qiáng)及其復(fù)合材料層間剪切強(qiáng)度（ILSS）低且透波性能有待進(jìn)一步提升的關(guān)鍵問題展開，設(shè)計制備兼具含氟基團(tuán)、環(huán)氧端基和類PBO結(jié)構(gòu)的PBO前驅(qū)體作為界面相容劑，同步改善了PBO纖維/氰酸酯樹脂層壓透波復(fù)合材料的力學(xué)和透波性能。并基于傳輸/反射法測試原理成功構(gòu)建了PBO纖維/氰酸酯樹脂層壓復(fù)合材料的仿真透波模型，進(jìn)而通過不同厚度下層壓透波復(fù)合材料的仿真電磁波傳輸性能和測試頻率的比對關(guān)系剖析其內(nèi)在的透波機(jī)理（圖1）。相關(guān)研究成果發(fā)表在Compos Part B-Eng 178 (2019) 107466上。
論文摘要：本論文開展的主要研究工作及獲得的主要結(jié)論如下：
（1）以2, 2-雙（3-氨基-4-羥基苯基）六氟丙烷（6FAP）和對苯二甲酰氯（TPC）為原料合成含氟環(huán)氧端基PBO前驅(qū)體（epoxy-preFPBO），進(jìn)而與雙酚A氰酸酯樹脂（BADCy）共聚制備epoxy-preFPBO改性BADCy樹脂（FPBO-co-BADCy）。采用核磁共振波譜（NMR）和傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）對epoxy-preFPBO的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析表征，分析研究epoxy-preFPBO用量對FPBO-co-BADCy的介電性能、力學(xué)性能、耐熱性能以及與PBO纖維界面粘接強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明，當(dāng)epoxy-preFPBO用量為7 wt%時，F(xiàn)PBO-co-BADCy樹脂具有最優(yōu)的介電性能和力學(xué)性能，1 MHz下的介電常數(shù)（ε）和介電損耗（tanδ）分別為2.51和0.0087，相應(yīng)的理論透波率（|T|2）為94.8%，高于純BADCy樹脂的|T|2（92.6%）；彎曲強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度分別為119.9 MPa和12.3 kJ/m2，較純BADCy樹脂分別提升了21.4%和24.5%。此外，相比純BADCy樹脂，F(xiàn)PBO-co-BADCy樹脂與PBO纖維具有更優(yōu)的界面粘接強(qiáng)度（其單絲拔出強(qiáng)度從PBO纖維/BADCy微復(fù)合材料的2.9 MPa提升到3.5 MPa）。
（2）以BADCy為樹脂基體、PBO纖維為增強(qiáng)體、epoxy-preFPBO為界面相容劑，經(jīng)高溫模壓制備PBO纖維/FPBO-co-BADCy層壓透波復(fù)合材料。分析研究epoxy-preFPBO的引入對PBO纖維/FPBO-co-BADCy層壓透波復(fù)合材料的介電性能、力學(xué)性能、絕緣性能和耐熱性能的影響，并基于傳輸/反射法測試原理構(gòu)建了不同厚度下PBO纖維/FPBO-co-BADCy層壓透波復(fù)合材料的仿真透波模型。結(jié)果表明，PBO纖維/FPBO-co-BADCy層壓透波復(fù)合材料的ε和tanδ分別為2.80和0.0038，均低于PBO纖維/BADCy（3.04和0.0059）。且PBO纖維/FPBO-co-BADCy層壓透波復(fù)合材料在1~5 mm厚度下具有優(yōu)異的仿真電磁波傳輸性能。當(dāng)厚度為1 mm時，PBO纖維/FPBO-co-BADCy層壓透波復(fù)合材料在0.3~40 GHz范圍內(nèi)電磁波透過部分能量占總能量百分比的最小值為88.1%，高于PBO纖維/BADCy復(fù)合材料（85.9%）。PBO纖維/FPBO-co-BADCy層壓透波復(fù)合材料的ILSS和彎曲強(qiáng)度分別為40.5 MPa和615.1 MPa，較PBO纖維/BADCy（36.7 MPa和587.4 MPa）分別提升了4.7%和10.4%。對應(yīng)的體積電阻率和擊穿強(qiáng)度分別為3.6×1015Ω·cm和23.00 kV/mm，較PBO纖維/BADCy（2.2×1015 Ω·cm和17.69 kV/mm）分別提升了63.6%和30.0%；同時，相應(yīng)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和耐熱指數(shù)分別為246.4oC和227.6oC。
創(chuàng)新點：本論文的主要創(chuàng)新點如下：
（1）以優(yōu)化設(shè)計合成的epoxy-preFPBO為PBO纖維和BADCy樹脂的界面相容劑，同步改善了PBO纖維/FPBO-co-BADCy層壓透波復(fù)合材料的透波性能和力學(xué)性能，同時有效解決了現(xiàn)有PBO纖維表面改性方法或損害PBO纖維或?qū)訅簭?fù)合材料ILSS低以及無法實現(xiàn)大規(guī)模化制備的問題。
（2）基于傳輸/反射法測試原理成功構(gòu)建了PBO纖維/FPBO-co-BADCy層壓透波復(fù)合材料的仿真透波模型，并通過不同厚度下層壓透波復(fù)合材料的仿真電磁波傳輸性能和測試頻率的比對關(guān)系剖析其內(nèi)在的透波機(jī)理。
主要學(xué)術(shù)成果：劉政同學(xué)攻讀碩士學(xué)位期間取得的主要學(xué)術(shù)成果如下：
I．發(fā)表學(xué)術(shù)論文
[1] Zheng Liu#, Junliang Zhang#, Lin Tang, Yuxiao Zhou, Yuhan Lin, Ruting Wang, Jie Kong, Yusheng Tang* and Junwei Gu*. Improved wave-transparent performances and enhanced mechanical properties for fluoride-containing PBO precursor modified cyanate ester resins and their PBO fibers/cyanate ester composites. Composites Part B-Engineering, 2019, 178: 107466. (SCI: 000498274700004) 2022IF=13.1.（1區(qū)材料科學(xué)Top期刊）
[2] Zheng Liu#, Junliang Zhang#, Yusheng Tang*, Jianbo Xu, Hao Ma, Jie Kong and Junwei Gu*. Significantly interfacial optimization of the PBO fibers/cyanate ester laminated wave-transparent composites via incorporating fluoride-containing linear interfacial compatibilizer. Composites Science and Technology, 2021, 210: 108838. (SCI: 000655691200003) 2022IF=9.1.（1區(qū)材料科學(xué)Top期刊）
II. 獲獎與榮譽
[1] 2019~2020年度西北工業(yè)大學(xué)“科為”專項獎學(xué)金。
[2] 2019~2020年度西北工業(yè)大學(xué)優(yōu)秀研究生。
[3] 2021屆西北工業(yè)大學(xué)優(yōu)秀畢業(yè)生（碩士）。