氰酸酯/邻苯二甲腈共混体系固化机理及固化物性能研究

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氰酸酯树脂和双邻苯二甲腈树脂都具有良好的耐热性能、介电性能和低吸湿性等,具有广阔应用前景。相比较氰酸酯树脂具有优良的工艺性能,但耐热性能稍差,而邻苯二甲腈树脂耐热性能优异,但工艺性能较差。两种树脂具有相似的反应基团,均可发生环三聚形成三嗪环结构。基于此,本论文开展了氰酸酯树脂与邻苯二甲腈共混树脂体系的研究,对其反应机理、固化特性、固化物的性能等进行了研究,希望制备综合性能优异的材料。  首先合成了多种结构的邻苯二甲腈树脂,与双酚A型氰酸酯树脂(BACE)共混,并分别在有机胺和酚羟基催化情况下,研究了共混树脂的固化机理和性能。  (1)合成了双酚A型邻苯二甲腈单体(BAPH)、二苯醚型邻苯二甲腈单体(EPH)和含羟基邻苯二甲腈(BAPH-OH),并采用红外光谱分析(FT-IR)、氢核磁共振谱(1H-NMR)和电子轰击离子源质谱(EI-MS)方法对其结构进行了表征。  (2)采用DSC、在线红外光谱、固体核磁、裂解气质联用分析和扫描电镜分析方法对DDS催化BACE/BAPH共混体系固化机理进行研究,采用TGA和宽频介电仪对共混树脂固化物的耐热性能、介电性能进行了研究。研究发现,在共混体系中-OCN与-CN分别在不同的温度下各自聚合,氰酸酯形成三嗪环,邻苯二甲腈形成三嗪环和酞菁环结构,未出现分相现象,共混树脂固化物为均相体系。共混树脂的固化工艺为150℃/2h,180℃/4h,210℃/4h,250℃/4h。随着邻苯二甲腈比例的提高,共混树脂固化物的耐热性能提高,介电常数低于氰酸酯树脂和邻苯二甲腈树脂。  (3)采用DSC、在线红外光谱、固体核磁、裂解气质联用分析酚羟基催化BACE/BAPH共混体系和自带酚羟基催化BACE/BAPH-OH共混体系的固化行为、固化动力学、固化反应机理。采用TGA和宽频介电仪研究了共混树脂固化物的耐热性能、介电性能,发现共混树脂的固化工艺为150℃/2h,180℃/4h,210℃/4h,250℃/4h。结果表明,在共混体系中-OCN与-CN分别在不同的温度下各自聚合,氰酸酯形成三嗪环,邻苯二甲腈形成三嗪环和酞菁环结构,未出现宏观分相现象,共混树脂固化物为均相体系。随着邻苯二甲腈比例的提高,共混树脂固化物的耐热性能提高,介电常数低于氰酸酯树脂和邻苯二甲腈树脂。
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