噁硅氧烷双酚型苯并嗪的合成与性能研究

摘要

本文主要研究了硅氧烷双酚分别与苯胺、甲胺、烯丙基胺反应生成三种结构类型苯并噁嗪的制备与性能。首先用1,1,3,3-四甲基二硅氧烷和邻烯丙基苯酚反应生成一种硅氧烷双酚化合物，并用1H、13C和29Si核磁共振谱和红外光谱确定了其化学结构。用该硅氧烷双酚与苯胺、甲胺和烯丙基胺反应生成硅氧烷双酚/苯胺型苯并噁嗪（TMDSBPDP-a）、硅氧烷双酚/甲胺型苯并噁嗪（TMDSBPDP-m）和硅氧烷双酚/烯丙基胺型苯并噁嗪（TMDSBPDP-ala），并用1H、13C和29Si核磁共振谱和红外光谱确定了产物的化学结构。TMDSBPDP-a、TMDSBPDP-m和TMDSBPDP-ala的差示扫描量热曲线均呈现一个固化放热峰，峰温依次分别是237、212和239℃，放热量依次分别为64.2、42.0和157.5 J/g，原料胺的取代基对苯并噁嗪固化反应有明显的影响。热重分析曲线表明，poly(TMDSBPDP-a)、poly(TMDSBPDP-m)和 poly(TMDSBPDP-ala)在800℃时的残炭率依次分别为35.5％、34.4%和33.5%，在氮气中失重5%时所对应的温度依次分别为237、233和238℃。动态力学分析曲线表明，poly(TMDSBPDP-a)、poly(TMDSBPDP-m)和poly(TMDSBPDP-ala)在0℃的玻璃态储能模量依次分别是2.01、1.10和1.92 GPa，Tg依次分别为53、39和86℃。三种硅氧烷双酚型聚苯并噁嗪在热引发的条件下均表现出单程双重形状记忆效应。在拉伸和弯曲变形模式下，poly(TMDSBPDP-a)和poly(TMDSBPDP-m)的形状固定率和形状回复率均达到100%；在DMA拉伸应力-应变变形模式下，poly(TMDSBPDP-a)、poly(TMDSBPDP-m)和poly(TMDSBPDP-ala)的形状固定率依次分别是99.7%、98.4%和95.6%，形状回复率依次分别是83.6%、80.7%和76.9%。

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第1章 绪 论

1.1 前言

1.2 苯并噁嗪简介

1.3 形状记忆聚合物

1.3.1 形状记忆聚合物的形状记忆效应原理

1.3.2 形状记忆聚合物的设计特点及记忆过程

1.3.3 形状记忆聚合物的分类

1.3.4 热固性形状记忆聚合物

1.3.5 聚苯并噁嗪的形状记忆性能

1.4 论文的研究目的及内容

第2章 硅氧烷双酚型苯并噁嗪的合成和表征

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 实验试剂

2.2.2 硅氧烷双酚的制备

2.2.3 硅氧烷双酚型苯并噁嗪的合成

2.3 测试方法及条件

2.3.1 液体核磁共振（1H、13C和 29Si NMR）测试

2.3.2 固体核磁（CP/MAS 13C NMR）测试

2.3.3 红外光谱（FTIR）测试

2.3.4 差示扫描量热（DSC）测试

2.4 结果与分析

2.4.1 硅氧烷双酚及苯并噁嗪单体的合成

2.4.2 硅氧烷双酚的表征

2.4.3 硅氧烷双酚型苯并噁嗪的表征

2.5 硅氧烷双酚型苯并噁嗪的固化

2.5.1 硅氧烷双酚型苯并噁嗪固化过程中的红外表征

2.5.2 硅氧烷双酚型苯并噁嗪和聚苯并噁嗪的固体核磁表征

2.6 硅氧烷双酚型苯并噁嗪的聚合放热行为

2.7 小结

第3章 硅氧烷双酚型聚苯并噁嗪的性能研究

3.1 实验部分

3.2 测试条件

3.2.1 热重（TG）测试

3.2.2 动态力学性能（DMA）测试

3.2.3 拉伸性能和拉伸形状记忆性能测试

3.2.4 Poly(TMDSBPDP-m)的螺旋形状记忆效应

3.2.5 弯曲形状记忆性能测试

3.2.6 拉伸应力-应变形状记忆性能测试

3.3 结果与分析

3.3.1 硅氧烷双酚型聚苯并噁嗪的热稳定性

3.3.2 硅氧烷双酚型聚苯并噁嗪的动态力学性能

3.3.3 硅氧烷双酚型聚苯并噁嗪的形状记忆性能

3.4 小结

第4章 结 论

参考文献

致谢

攻读学位期间取得的科研成果