二胺型苯并噁嗪树脂的合成及其复合材料研究

• 作 者: 王红光
• 机 构: 北京化工大学
• 出 处: 北京化工大学
• 发表日期: 2018年期
• 关键词: 苯并噁嗪树脂 合成工艺 复合材料 层压板

苯并噁嗪树脂凭借较高的性价比优势、优异的综合性能、突出的成型加工性能等特性已然成为现有热固性树脂中的新秀，其制品已被运用到宇航、电子信息、交通、建筑等领域中。其中，具有更高热稳定性和力学性能的芳香族二胺型苯并噁嗪倍受人们推崇，发展潜力巨大。但是，该类型的苯并噁嗪存在合成时易产生不溶性物质、多数需要使用碱性物质进行调控以及繁杂的后处理等难点和局限性，大大阻碍了其在工业中的发展和应用。因此，积极研究探索高性能芳香族苯并噁嗪的合成及其复合材料，在助推苯并噁嗪应用和工业化进程方面具有重要意义。　　本文从工业生产角度出发，以丰富廉价的苯酚、二苯甲烷二胺为主要原料，通过研究制定了一种简便、合理的合成工艺，解决了上述难点和局限性。以FTIR、1H-NMR、GPC和DSC等表征了产物结构和性能，并且成功进行了实验室放大，产物结果稳定。　　为了制定合理的固化机制，以便得到性能良好的制品。首先，以FTIR、DSC研究了苯并噁嗪的固化过程。DSC表明150℃以下很难固化，直至200℃时固化仍未完全，FTIR表明固化生成了酚羟基曼尼希桥结构。其次，由非等温DSC分析得出了理论固化温度，即起始固化温度为213.62℃、恒温固化温度为222.79℃、后处理温度为233.34℃。最后，通过制定的固化机制，制得了外观品质较好的浇注体，并研究了固化物的性能。DSC表明苯并噁嗪已固化完全，其玻璃化转变温度高达185℃;TGA表明产物的热稳定性能良好，300℃以上才发生分解，热失重5％和10％时的温度分别为345.79℃和392.29℃，800℃下的残炭率高达52.50％;DMA表明浇注体的动态热性能良好，玻璃化转变温度高达211.06℃;介电性能表明浇注体的介电性能优异，介电常数和介电损耗因子分别为2.13和0.0057。　　针对苯并噁嗪固化困难，本文对合适的固化催化剂的选择进行了研究。凝胶时间和DSC表明，己二酸、咪唑和无水氯化铝均有显著催化作用。相同加入量时，催化能力是无水氯化铝最大，咪唑次之，己二酸最小。但是无水氯化铝催化需要更高的温度才能固化完全，而且其易吸潮，还有氯化氢有毒气体挥发。TG测试表明己二酸催化的固化物热稳定性最好，咪唑次之。综合考虑，选择己二酸和咪唑作催化剂比较理想。并且，己二酸用量以不超过3％为宜，咪唑用量以不超过2％为宜。　　在工厂进行了中试放大试验，并对产物进行了表征，而后与玻璃布复合得到了一种外观品质和综合性能良好的层压板，为以后的工业生产和研究打下了坚实基础。