一种耐高温双邻苯二甲腈树脂的合成与性能研究

摘要

邻苯二甲腈树脂是一类性能卓越的树脂，可应用于航空航天、造船、航海及家庭等众多领域。但迄今为止，多数邻苯二甲腈树脂具有熔点高和处理窗口短等特点，从而限制了该材料的应用范围。因此我们研究制备出一种新型的耐高温间苯二酚型双邻苯二甲腈树脂，能很好地解决这一问题。
　　本文首先研究并优化了中间体4-硝基邻苯二甲腈及交联剂4，4'-双(4-氨基苯氧基)二苯基砜(p-BAPS)的合成路线。4-硝基邻苯二甲腈以苯酐为原料，经氨化、硝化、脱水等步骤制得，产率达到69.6％，纯度为99.5％。交联剂4，4'-双(4-氨基苯氧基)二苯基砜(p-BAPS)的制备先以对氯硝基苯、双酚S为原料进行醚化反应，再通过铁粉还原硝基得到产物，其收率可达到86.27％。并通过核磁等表征证明合成产物结构的正确性。重点对间苯二酚型邻苯二甲腈树脂(nPAEK-RPh)的制备、固化及性能进行了探究。其单体通过一个两步的“一锅法”制得，第一步由间苯二酚与4，4-二氟二苯甲酮反应得到二苯酚钾离子为终端的中间产物，第二步为中间产物与4-硝基邻苯二甲腈通过硝基置换制得树脂单体，由1H-NMR和FTIR对单体结构进行了表征。树脂的制备是通过向单体中添加少量p-BAPS进行预聚化再进行固化制得，并通过TGA及DSC研究该类树脂的热及热氧化稳定性，结果表明该类树脂的熔点或软化温度为60℃左右，固化起始温度为250℃左右，由此可知制备出的树脂具有较大的加工温度窗。并且该类树脂在350℃时保留约95％的重量，在800℃下焦炭收率为65％，表明其具有优异的热稳定性及热氧化稳定性，可以作为很好的热固性材料应用于众多行业中。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 双邻苯二甲腈树脂的结构、性能、固化结构及机理

1．2．1 双邻苯二甲腈树脂的结构

1．2．2 双邻苯二甲腈树脂的性能及特点

1．2．3 双邻苯二甲腈树脂的固化反应结构及机理

1．2．4 双邻苯二甲腈树脂复合材料的应用与开发研究

1．3 双邻苯二甲腈树脂复合材料的研究意义及现状

1．4 本课题的研究目的和主要内容

1．4．1 本课题的研究目的

1．4．2 本课题研究的主要内容

2 中间体4-硝基邻苯二甲腈的合成与研究

2．1 合成反应方程式及反应机理

2．2 实验部分

2．2．1 实验仪器及试剂

2．2．2 实验方法

2．3 结果与讨论

2．3．1 4-硝基邻苯二甲腈的核磁表征

2．3．2 4-硝基邻苯二甲腈的工艺研究

2．4 本章小结

3 交联剂4，4’-双(4-氨基苯氧基)二苯砜(p-BAPS)的制备

3．1 合成反应方程式及反应机理

3．2 实验部分

3．2．1 实验仪器及试剂

3．2．2 实验方法

3．3 结果与讨论

3．3．1 4，4’-双(4-氨基苯氧基)二苯基砜(p-BAPS)的表征

3．3．2 4，4’-双(4-氨基苯氧基)二苯基砜(p-BAPS)的工艺研究

3．4 本章小结

4 含芳醚键的双邻苯二甲腈树脂的合成与性能研究

4．1 合成反应方程式及反应机理

4．2 实验部分

4．2．1 实验仪器及试剂

4．2．2 实验方法

4．3 结果与讨论

4．3．1 含芳醚键链段的双邻苯二甲腈(nPAEK-RPh)的表征

4．3．2 对芳醚键链段的双邻苯二甲腈(nPAEK-RPh)固化过程的研究

4．3．3 对芳醚键链段的双邻苯二甲腈(nPAEK-RPh)热氧稳定性的研究

4．4 本章小结

5 总结

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和出版著作情况