双酚AF型苯并噁嗪的合成及性能研究

摘要

苯并噁嗪树脂是一种新型的热固性树脂，是在传统酚醛树脂的基础上发展起来的，它不仅具有优异的热性能、电绝缘性和阻燃性，而且没有传统酚醛树脂在固化过程中释放小分子的缺点，制品孔隙率低，接近零收缩，因此具有广阔的应用前景。为了制备出高玻璃化转变温度和高残炭率等性能的苯并噁嗪树脂，本文利用苯并噁嗪具有灵活的分子设计性，通过引入-CF3或芳环以及可聚合基团等，合成了一系列高玻璃化转变、高残炭的苯并噁嗪树脂。主要研究内容和结果如下：
　　 ⑴以双酚AF、多聚甲醛和伯胺(苯胺、对甲苯胺、对甲氧基苯胺、对氯苯胺、对溴苯胺、对氨基苯腈和烯丙胺)为原料，采用熔融法合成了七种苯并噁嗪单体，通过红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1H NMR)对产物结进行表征，利用差式扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)和动态机械分析仪(DMA)对苯并噁嗪树脂的聚合行为、热性能进行了研究。实验结果表明，当双酚AF、多聚甲醛和伯胺物质的量之比为1:4:2，在120℃下反应30min，得到苯并噁嗪单体，单体收率达80％左右，所制备的聚苯并噁嗪树脂中，苯胺双酚AF苯并噁嗪的热分解温度和残碳率最高，分别为406.7℃(失重5%)和59.02%(800℃)，烯丙基苯并噁嗪树脂的玻璃化转变温度最高达到303℃。对该系列苯并噁嗪树脂进行耐湿热性能实验结果表明，双酚AF基聚苯并噁嗪具有优异的耐湿热性能，在100℃沸水中48h条件下吸水达到饱和，吸水率在2%左右，且吸水前后树脂的热性能变化不大，玻璃化转变温度仅下降了不到1℃。
　　 ⑵采用DSC和FT-IR研究了不同固化温度的苯并噁嗪树脂的固化行为，分析了苯并噁嗪树脂在固化过程中的结构变化，其中噁嗪环的起始固化温度在160℃左右，峰顶温度在250℃左右，240。C时达到完全固化。分别以双酚芴基和双胺芴基苯并噁嗪与双酚AF苯并噁嗪单体进行共混，研究共混树脂体系的固化行为、固化树脂的热性能。结果表明，共混后的DSC曲线上只有一个放热峰，说明两种苯并噁嗪中噁嗪环的固化温度相近，共混树脂的热分解温度和残炭率有所提高，是因为参与共混的两种苯并噁嗪单体含有较多的刚性环状结构导致的。