二元酚改性双邻苯二甲腈树脂

摘要

双邻苯二甲腈树脂作为一种高性能的热固性树脂,近年来在微电子、航空航天、机械等高技术领域有着广泛的应用;这是由于该树脂具有优异的耐热性、防潮性、阻燃性以及好的力学性能等优点。但是,邻苯二甲腈树脂自身也存在着下面的一些缺点：
　　(1)熔融温度高、固化时间长和固化温度高导致固化反应非常缓慢；
　　(2)内在网络的脆性、加工窗口窄以及加工温度高导致应用成本高。
　　因此,对双邻苯二甲腈树脂进行改性有着很大的意义。
　　本文主要是在一元酚与双邻苯二甲腈单体反应的基础上,分别采用小分子量的二元酚与大分子量的二元酚对双邻苯二甲腈树脂进行改性研究。具体内容如下:
　　首先,本文研究了小分子二元酚双酚A(BPA)与双酚A型双邻苯二甲腈单体(BAPh)的固化反应机理。采用熔融法制备了BAPh/BPA预聚物,经程序升温后处理制备了BAPh/BPA固化物;同时对BAPh/BPA体系的固化反应行为和耐热性进行了研究。结果表明BPA可以加速BAPh的固化反应速率,可以通过控制BPA的含量和温度来控制整个体系的固化反应速率,并且经BPA改性后的BAPh/BPA体系的加工窗口也比纯的BAPh提高了很多。在对BAPh/BPA体系的固化反应及加工性的研究基础上,采用过热层压法制备了以BAPh/BPA为基体树脂的玻纤增强复合材料,并对复合材料的力学性能、耐湿热性以及耐腐蚀性进行了表征。以上结果表明最佳BAPh/BPA摩尔比为2/1.5。
　　其次,基于小分子量二元酚BPA改性BAPh的研究,继续研究大分子量的二元酚改性BAPh,该大分子量的二元酚为酚羟基封端的热塑型树脂聚芳醚腈(PEN-OH)。通过熔融法制备了BAPh/PEN-OH预聚物,经程序升温后处理制备了BAPh/PEN-OH固化物。采用差示扫描量热仪(DSC)、高级旋转流变仪(AR)和热重分析仪(TGA)表征了BAPh/PEN-OH体系的固化行为和耐热性。同时采用热层压法制备了以BAPh/PEN-OH为基体树脂的玻纤增强复合材料,并对材料的力学性能、耐湿热性以及耐腐蚀性进行了表征。研究表明PEN-OH对BAPh的固化速率与加工窗口在一定程度上有所提高,重要的是对于BAPh/PEN-OH固化物及其对应的复合材料来说,加入PEN-OH起到了增韧增强的作用,且最佳PEN-OH含量为10％。
　　最后,基于小分子量的二元酚与大分子量的二元酚分别对邻苯二甲腈树脂进行改性研究。将不同含量的PEN-OH添加到2/1.5BAPh/BPA体系中并对BAPh/BPA/PEN-OH体系进行研究。研究表明加入PEN-OH后的BAPh/BPA/PEN-OH体系,其固化反应速率、加工窗口及力学性能较单独的BAPh/BPA和BAPh/PEN-OH体系有很大的提高。同时采用热层压法制备了以BAPh/BPA/PEN-OH为基体树脂的高性能复合材料,在对其复合材料的力学性能、耐湿热性以及耐腐蚀性进行表征的同时,采用扫描电镜(SEM)分别对BAPh/BPA/PEN-OH体系和其复合材料的断面结构进行了表征。综上研究表明最佳PEN-OH含量为5％。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2双邻苯二甲腈树脂的典型结构

1.3 双邻苯二甲腈树脂的聚合反应

1.4双邻苯二甲腈树脂的性能

1.5本课题的研究背景、目的及主要内容

第二章 小分子量二元酚BPA改性双邻苯二甲腈树脂

2.1 引言

2.2 实验原料及表征仪器

2.3 实验部分

2.4 结果与讨论

2.5 本章小结

第三章 大分子量二元酚PEN-OH改性双邻苯二甲腈树脂

3.1 引言

3.2 实验原料及表征仪器

3.3 实验部分

3.4 结果与讨论

3.5 本章小结

第四章 BPA/PEN-OH改性双邻苯二甲腈树脂

4.1 引言

4.2 实验原料及表征仪器

4.3 实验部分

4.4 结果与讨论

4.5 本章小结

第五章 结论

致谢

参考文献

攻硕期间的研究成果