一种新型苯并噁嗪的合成及其固化行为的研究

摘要

本文综述了苯并噁嗪树脂的研究进展,针对苯并嗯嗪树脂的固化温度高、交联密度低及韧性差等缺点,设计出一种新型的同时含有马来酰亚胺和羧基的苯并嗯嗪,采用共混改性的方法,制备出加工温度低的高性能树脂。
　　 以自制的HPM为原料,采用溶液法合成了具有新结构的苯并噁嗪单体3-(4-羧基)苯基-3,4-二氢-6-(N-马来酰亚胺)-1,3-苯并噁嗪(Mal—Bz-Co),并对它的合成条件及提纯进行了探讨。通过研究最终选用异丙醇为溶剂进行Mal-Bz—Co的合成,其产率高,产物纯度高,并发现合成产物中主要杂质为三嗪中间体及未完全反应的反应物,通过溶解性试验找到了以异丙醇和二氧六环两种溶剂对粗产物进行了分离和提纯的新方法,得到了较为纯净的Mal-Bz-Co,并用核磁及红外检测方法确认了它的结构。
　　 通过DSC法对Mal-Bz—Co的固化行为及其与两种环氧树脂共混物的固化行为进行了研究。结果发现Mal-Bz—Co的固化温度仍然较高,其固化峰值温度为238.3。C,但其与双酚A酚醛环氧树脂(DGEBA)、邻甲酚醛环氧树脂(o—CFER)共混后却具有很低的固化温度,其中Mal-Bz-Co/o-CFER(1:2)和Mal-Bz—Co/DGEBA(1:2)两种共混体系的固化峰值温度分别为148.6℃和141.3℃,其固化温度远低于纯Mal—Bz-Co的固化温度,在目前所研究的苯并噁嗪与环氧树脂共混体系中如此低的固化温度还鲜有报道。通过对不同配比的Mal-Bz—Co与o-CFER共混物的固化行为进行研究,发现当Mal-Bz-Co与o-CFER的配比为1:1时,共混物的固化温度较低,其固化峰值温度为141.5℃。
　　 通过TGA测量了Mal—Bz—Co树脂及Mal—Bz—Co/o-CFER树脂的热性能,结果表明:Mal—Bz-Co的固化产物降解10％的温度为371℃,800℃的残碳率为45％,Mal—Bz—Co/o—CFER(1:1)的固化产物降解10％的温度为380℃,800℃的残碳率为43.4％。这些数据表明Mal-Bz—Co树脂及其与环氧树脂的共混树脂具有优良的热性能。此外,Mal-Bz-Co与环氧树脂共聚物的初始降解温度较纯Mal-Bz-Co树脂有所提高,表明环氧树脂的引入提高了Mal—Bz-Co的交联密度,改善了其热性能。
　　 以上研究表明,所合成的新结构苯并噁嗪与环氧树脂共混后具有很低的固化温度,其较低的加工温度及其优良的热性能预示了它良好的应用前景。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 前言

1.2 苯并噁嗪树脂简介

1.2.1 苯并噁嗪树脂的研究进展

1.2.2 苯并嗪噁树脂的合成方法

1.2.3 苯并噁嗪树脂的固化

1.2.4 苯并噁嗪树脂的性能

1.3 苯并噁嗪树脂的改性

1.3.1 分子设计改性

1.3.2 共混改性

1.3.3 制备复合材料

1.4 环氧树脂固化剂简介

1.4.1 多胺固化剂

1.4.2 酸酐固化剂

1.5 论文设计的思想和研究内容

第2章 苯并噁嗪单体的合成与表征

2.1 前言

2.2 实验部分

2.2.1 试验原料

2.2.2 实验主要仪器

2.2.3 原料N-对羟基苯基马来酰亚胺(HPM)的合成

2.2.4 苯并噁嗪单体(Mal-Bz-Co)的合成及提纯

2.2.5 表征与测试

2.3 结果与讨论

2.3.1 HPM的结构表征

2.3.2 Mal-Bz-Co的结构表征

2.3.3 Mal-Bz-Co合成条件的选择

2.3.4 Mal-Bz-Co的提纯

2.3.5 Mal-Bz-Co固化行为的研究

2.3.6 Mal-Bz-Co树脂的热性能分析

2.4 本章小结

第3章 苯并噁嗪与环氧树脂共固化的研究

3.1 前言

3.2 试验部分

3.2.1 试验原料

3.2.2 试验主要仪器

3.2.3 Mal-Bz-Co与o-CFER共混样品的制备

3.2.4 Mal-Bz-Co与DGEBA共混样品的制备

3.2.5 Mal-Bz-Co与o-CFER共混样品的固化

3.2.6 表征与测试

3.3 结果与讨论

3.3.1 Mal-Bz-Co与环氧树脂的共固化

3.3.2 Mal-Bz-Co与环氧树脂共固化的机理研究

3.3.3 不同配比的MaI-Bz-Co/o-CFER共混物的固化行为

3.3.4 Mal-Bz-Co与环氧树脂共混物的特征固化温度

3.3.5 Mal-Bz-Co与环氧树脂共固化物的热性能分析

3.4 本章小结

结论

参考文献

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录

致谢