两种含DOPO苯并噁嗪的合成及其固化动力学研究

摘要

近年来，随着电子和航空工业的发展，使得高性能材料的需求日益增加。苯并噁嗪树脂是一种新型酚醛树脂，它不仅具有传统酚醛树脂耐热性、良好的电学性能、阻燃性的优点，还具有许多吸引人的特性，如灵活的分子设计性;良好的机械性能;低吸水性;制品孔隙率低;近似零收缩;较低的介电常数等。
　　目前在苯并噁嗪的研究中，制备高热稳定性和阻燃性的苯并噁嗪是一大发展趋势。我们利用苯并噁嗪灵活的分子可设计性，将具有耐热阻燃的9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)基团结合到苯并噁嗪树脂结构中，合成了两种高耐热阻燃的苯并噁嗪单体DOPO-BZ-1和DOPO-BZ-2。工作主要包括两部分内容:
　　1合成了含有DOPO结构的苯并噁嗪DOPO-BZ-1，通过不同升温速率下的DSC数据研究了它的固化动力学。分别采用Kissinger、Ozawa和Flynn-Wall-Ozawa方法研究了DOPO-BZ-1固化反应过程中的表观活化能，分别是104.3kJ/mol、107.5kJ/mol和102.7kJ/mol。通过Friedman方法证明了DOPO-BZ-1的固化反应为自催化反应机理，计算得到的反应级数m和n分别是0.51和0.85，同时还对其固化过程进行了模拟计算，理论模拟曲线和试验曲线有很好的一致性。此外，对DOPO-BZ-1的固化工艺进行了研究，得到最优化固化条件。将DOPO-BZ-1与PAF的共混物制成样条测试阻燃性，测得混合样条的极限氧指数从26提高到37，这表明DOPO-BZ-1具有极好的阻燃性。
　　2合成了含有DOPO结构的苯并噁嗪DOPO-BZ-2。通过不同升温速率下的DSC数据研究了它的固化动力学，分别采用Kissinger、Ozawa和Flynn-Wall-Ozawa方法研究了DOPO-BZ-2固化反应过程中的表观活化能，分别是107.8kJ/mol、110.9kJ/mol和102.4kJ/mol。通过Friedman方法证明了DOPO-BZ-2的固化反应为自催化反应机理，计算得到的反应级数m和n分别是0.52和1.03，同时还对其固化过程进行了模拟计算，理论模拟曲线和试验曲线有很好的一致性。此外，对DOPO-BZ-2的固化工艺进行了研究，得到最优化固化条件。将DOPO-BZ-2与PAF的共混物制成样条测试阻燃性，测得混合样条的极限氧指数从26提高到38，这表明DOPO-BZ-2的阻燃性也较好。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 苯并噁嗪的研究进展

1．2．1 苯并噁嗪简介

1．2．2 苯并噁嗪国内外研究概况

1．3 苯并噁嗪的合成方法

1．3．1 溶剂合成法

1．3．2 无溶剂合成法

1．3．3 悬浮合成法

1．4 苯并噁嗪开环聚合反应机理

1．4．1 苯并噁嗪热聚合

1．4．2 苯并噁嗪阳离子聚合

1．5 苯并噁嗪的改性研究

1．5．1 分子设计改性

1．5．2 共混或共聚改性

1．5．3 复合改性

1．6 苯并噁嗪的应用

1．7 本文的设计思路和研究内容

第2章 DOPO-BZ-1的合成及其固化动力学研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验药品

2．2．2 实验仪器

2．2．3 DOPO-BZ-1的合成

2．2．4 表征与测试

2．3 结果与讨论

2．3．1 HPDOPO的结构表征

2．3．2 DOPO-BZ-1的结构表征

2．4 DOPO-BZ-1的固化反应动力学研究

2．4．1 DOPO-BZ-1表观活化能的计算

2．4．2 固化反应机理的确定

2．4．3 固化动力学方程的模拟

2．4．4 固化工艺研究

2．5 DOPO-BZ-1的阻燃性能研究

2．6 本章小结

第3章 DOPO-BZ-2的合成及其固化动力学研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验药品

3．2．2 实验仪器

3．2．3 DOPO-BZ-2的合成

3．2．4 表征与测试

3．3 结果与讨论

3．3．1 ADOPO的结构表征

3．3．2 DOPO-BZ-2的结构表征

3．4 DOPO-BZ-2的固化反应动力学研究

3．4．1 DOPO-BZ-2表观活化能的计算

3．4．2 固化反应机理的确定

3．4．3 固化动力学方程的模拟

3．4．4 固化工艺的研究

3．5 DOPO-BZ-2的阻燃性能研究

3．6 苯并噁嗪的热性能分析

3．7 本章小结

结论

参考文献

致谢