含马来酰亚胺和烯丙基醚苯并噁嗪的合成及热性能研究

摘要

含马来酰亚胺和烯丙基醚苯并噁嗪中间体是由马来酰亚胺化合物、烯丙基醚化合物与多聚甲醛脱水缩合反应而成。研究该化合物的合成及固化性能的原因是它的分子结构中含有马来酰亚胺、烯丙基醚和噁嗪环三类活性反应官能基团，自身可以作为高性能树脂基体，还可以作为低分子量的改性剂。 本文首先对烯丙氧基苯胺类化合物的合成进行了探索。在实验中，我们详细研究了各种合成条件对产率的影响，发现邻位、对位烯丙氧基苯胺采用由邻硝基酚、对硝基酚为初始原料接烯丙基的合成路线，然后经过硝基还原得到苯胺类单体，这是一条经济合理的合成反应路线；而间烯丙氧基苯胺则可由间氨基酚为原料采用氨基保护/解保护路线得到。 以自制的N-(4-羟基苯基)马来酰亚胺(4-HPM)为酚源，苯胺和4-烯丙氧基苯胺为胺源，合成了马来酰亚胺苯并噁嗪中间体3-苯基-3,4-二氢-(N-马来酰亚胺)-1，3-苯并噁嗪(MIB)和3-(4-烯丙氧基)苯基-3，4-二氢-6-(N-马来酰亚胺)-1，3-苯并嗯嗪(AMB)，利用傅立叶红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(<'1>H NMR)、元素分析(EA)等对产物进行了表征。实验发现MIB和AMB可溶于丙酮、甲醇、氯仿、四氢呋喃等普通有机溶剂，AMB熔点129.5℃。用差示扫描量热分析(DSC)和热失重分析(TGA)技术对AMB和Mm的热聚合行为进行了比较研究，结果表明，马来酰亚胺引入噁嗪化合物后可以明显提高聚合产物的热性能；烯丙基醚官能团引入后的AMB比MIB的熔点更低，且使传统嗯嗪化合物的热性能得到非常显著的提高；AMB可以在更低的温度下聚合(150～200℃)，在150℃的热处理可以明显降低预聚物的固化反应温度，且热处理后的产物T<,5>(5％热失重温度)为449℃，800℃下残碳率达到65％。此外，AMB存在有三种不同的固化机理，烯丙基醚的Claisen重排反应、烯丙基和马来酰亚胺基团发生ene反应与嗯嗪环固化反应，三种反应的放热峰发生了重叠；烯丙基醚Claisen重排后生成的酚羟基对嗯嗪开环聚合反应起了催化促进作用。通过非等温DSC法对AMB自催化固化行为进行了分析。采用Kissinger方程和差减微分法分析了在升温速度为5℃～20℃/min之间的AMB非等温固化行为。差减微分法表明，固化反应活化能和反应级数随着升温速度的增大而减小。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1.1前言

1.2烯丙基醚化合物

1.2.1烯丙基醚化合物的合成

1.2.2烯丙基醚化合物的应用

1.3双马来酰亚胺树脂

1.3.1双马来酰亚胺树脂的物理化学性能

1.3.2双马来酰亚胺树脂的改性

1.3.3双马来酰亚胺树脂的应用及发展趋势

1.4苯并噁嗪的发展介绍

1.4.1苯并噁嗪树脂的研究进展

1.4.2苯并噁嗪单体的合成方法

1.4.3苯并噁嗪的固化

1.4.4苯并噁嗪树脂的性能

1.4.5提高苯并噁嗪树脂性能的研究思路

1.4.6苯并噁嗪的应用开发

1.5本论文的主要内容及创新点

1.5.1主要内容

1.5.2创新点

第二章烯丙氧基苯胺的合成与表征

2.1前言

2.2实验部分

2.2.1主要原料及试剂

2.2.2测试和表征仪器

2.2.3 2-烯丙氧基苯胺单体的合成

2.2.4 3-烯丙氧基苯胺盐酸盐的合成

2.2.5 4-烯丙氧基苯胺单体的合成

2.3结果与讨论

2.3.1 FT-IR对2-烯丙氧基苯胺结构的表征

2.3.2 FT-IR对3-烯丙氧基苯胺盐酸盐结构的表征

2.3.3 FT-IR对4-烯丙氧基苯胺盐酸盐结构的表征

2.3.4 2-烯丙氧基苯胺和3-烯丙氧基苯胺的合成

2.3.5 4-烯丙氧基苯胺的合成

第三章含马来酰亚胺和烯丙基醚苯并噁嗪的合成及热性能研究

3.1前言

3.2实验部分

3.2.1主要原料及试剂

3.2.2测试和表征仪器

3.2.3 N-(4-羟基苯基)马来酰亚胺(4-HPM)的合成

3.2.4 3-苯基-3,4-二氢-(N-马来酰亚胺)-1,3-苯并噁嗪(MIB)的合成

3.2.5 1,3,5-三(4-(烯丙氧基)苯基)-1,3,5-三嗪(THAT)的合成

3.2.6 3-(4-烯丙氧基)苯基-3,4-二氢-(N-马来酰亚胺)-1,3-苯并噁嗪(AMB)的合成

3.3结果与讨论

3.3.1 FT-IR对THAT结构的表征

3.3.2 FT-IR对MIB、AMB结构的表征

3.3.31H NMR对MIB、AMB结构的表征

3.3.4 EA对AMB结构的表征

3.3.5 MIB、AMB溶解性

3.3.6 MIB固化行为的研究

3.3.7 AMB固化行为的研究

3.3.8 AMB热稳定性的研究

第四章DSC法研究含马来酰亚胺及烯丙基醚苯并噁嗪树脂的固化行为

4.1前言

4.2实验部分

4.2.1实验原材料

4.2.2非等温DSC测试

4.3结果与讨论

4.3.1 DSC法研究热固性树脂的固化机理

4.3.2 AMB固化机理的研究

第五章结论

参考文献

在读期间发表的论文、会议报告和申请的专利

致谢