基于配位作用的PNZ/DVB体系的反应诱导相分离与流变学行为研究

C/ZrC composite is an important material of thermal constructions for hypersonic vehicles. The curing of Zrconium Precursor/ Divinylbenzene (PNZ/DVB) is the key technology for preparing this material. But it can go on reaction-induced phase separation as the molecular weight of DVB increased on the curing process. So the structure and rheological property in reaction-induced phase separation of PNZ/DVB blend are studied by light and rheology. In this work, we will investigate the effect of complexation on the structure, dynamic and mechanism of the reaction-induced phase separation. What’s more, the relationship between the structure and rheological property in the coupling of the asymmetric phase separation and gelatin is also studied. The new rheological model will be proposed to describe the reaction-induced phase separation of the polymer blend with complexation after this work is done. Thus this work can develop the theory of reaction-induced phase separation and provide valuable directions for preparing ceramic composite by precursor conversion method.

碳/碳化锆（C/ZrC）复合材料是未来高超声速飞行器高温结构件的重要材料之一，在制备该材料过程中，锆前驱体/二乙烯基苯共混物（PNZ/DVB）的固化是关键工艺。由于PNZ中存在着金属锆与乙酰丙酮间的配位作用，因此PNZ/DVB是一个具有多种相互作用的复杂体系。在PNZ/DVB固化时，会发生反应诱导相分离，在多种相互作用影响下，其结构和流变学性质不同于传统的高分子共混物体系。本项目将利用光学和流变学方法开展PNZ/DVB反应诱导相分离及流变学性质研究，解决配位作用对反应诱导相分离结构、动力学及机理影响和相分离与凝胶耦合过程中结构与流变学性质的关系等关键问题，完善基于配位作用的高分子共混物体系的反应诱导相分离和流变学理论模型。本项目的研究不仅丰富和发展反应诱导相分离的理论，而且为前驱体转化法制备超高温陶瓷基复合材料的工艺提供指导。

碳/碳化锆（C/ZrC）复合材料是未来高超声速飞行器高温结构件的重要材料之一，在制备该材料过程中，锆前驱体/二乙烯基苯共混物（PNZ/DVB）的固化是关键工艺。在PNZ/DVB体系固化过程中，会发生反应诱导相分离，利用光学方法获得了该体系的热力学相图，PNZ/DVB呈现LCST相图，临界组分为4/6。在相分离过程中，由于PNZ的固化，其分子量逐渐增加，分子链运动能力降低，会形成双连续网络结构。在PNZ相区，由于较强的配位作用，会在不同频率损耗角正切与温度曲线上出现两个交点，第一个交点是相分离导致的，第二个交点是配位作用导致的。该体系的流变学性质与含有氢键的共混物体系类似，说明配位作用与氢键一样，会对高分子共混物的相分离产生影响。通过PNZ/DVB光学及流变学的基础研究，可以看到锆前驱体体系固化过程中会发生二次相分离，为了使得复合材料中锆分布均匀，在固化阶段需要控制锆前驱体PNZ的聚集，其控制方法有降低固化的温度或者在固化时通入气体流动抑制PNZ的二次相分离。该项研究对于超高温陶瓷基复合材料的制备与应用具有重要的指导意义。