苯并噁嗪-胺固化樹脂相分離規(guī)律及其應用的研究.pdf

1、聚苯并噁嗪熱固性樹脂具有阻燃、耐熱、模量高等性能，以及固化時無小分子放出，制品孔隙率低，具有靈活的分子設(shè)計性等特點，被廣泛應用于電子電器、航空航天、耐燒蝕材料及機械制造等領(lǐng)域。在實際應用過程中發(fā)現(xiàn)苯并噁嗪樹脂固化條件苛刻，固化產(chǎn)物韌性不足等缺點，限制其應用進一步發(fā)展。
　　本文旨在合成一種含有砜基結(jié)構(gòu)的新型苯并噁嗪單體，并使用具有同樣類似結(jié)構(gòu)的4，4'-二氨基二苯砜(DDS)固化，研究其固化過程中發(fā)生的共聚反應及其相分離規(guī)律，以達

2、到通過控制固化條件改善產(chǎn)物樹脂性能的目的。另外，進一步選用具有柔性鏈結(jié)構(gòu)的胺固化苯并噁嗪，研究其固化過程中的共聚反應以及相分離帶來的形貌結(jié)構(gòu)變化及韌性改善的規(guī)律。
　　首先以苯酚、DDS和多聚甲醛為原料，采用無溶劑法合成含砜基的苯并噁嗪單體(BZS)，并用FTIR、1H-NMR和13C-NMR確認其分子結(jié)構(gòu)。
　　此后，用DDS為固化劑，以對甲苯磺酸甲酯(PTSM)為促進劑，熱條件下使BZS開環(huán)固化，形成一個特殊的胺/苯并噁

3、嗪固化體系。傅里葉紅外光譜(FTIR)和差示掃描量熱法(DSC)的表征結(jié)果確認DDS可使苯并噁嗪固化溫度降低，固化時間縮短。動態(tài)熱力學分析(DMA)對該固化產(chǎn)物的研究結(jié)果表明促進劑PTSM過量導致體系出現(xiàn)兩個玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)，掃描電鏡(SEM)觀察固化產(chǎn)物脆斷面也證實促進劑PTSM過量會引起相分離現(xiàn)象產(chǎn)生。通過采用熱重-氣象色譜/質(zhì)譜聯(lián)用(TGA-GC/MS)研究BZS/DDS固化產(chǎn)物的熱降解產(chǎn)物，發(fā)現(xiàn)BZS自聚產(chǎn)物中不曾出現(xiàn)的N

4、-甲基苯胺、苯酚等小分子。根據(jù)這些實驗結(jié)果，提出DDS/BZS/PTSM體系在固化反應過程中進行共聚導致相分離的聚合機理，認為在升溫條件下，DDS和BZS反應產(chǎn)生三種交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，進而形成樹脂中的異相結(jié)構(gòu)。
　　利用間苯二甲胺和辛二胺，對雙酚F型苯并噁嗪進行增韌改性，并比較它們的力學性能發(fā)現(xiàn)，辛二胺可大幅改善苯并噁嗪樹脂的韌性，使其斷裂伸長率和斷裂強度增加。DMA測試、SEM和TGA-GC/MS聯(lián)用的測試結(jié)果表明胺增韌固化體系在固化過