含腈基类苯并噁嗪树脂单体、复合材料的性能研究

论文摘要

苯并噁嗪树脂耐高温性、阻燃性、良好的电性能和力学性能,同时克服了其脆性大、固化时有小分子释放、强酸催化以及污染环境等缺点,此外还具有低吸水性、较低的介电常数以及固化过程中近似零体积收缩等特性。为了进一步提高苯并噁嗪树脂的综合性能,我们利用苯并噁嗪分子结构的可设计性强,根据应用的需要,选择不同的酚源或者胺源,合成出结构不同的苯并噁嗪。本文主要是利用腈基的潜在交联性,把腈基官能团引入苯并噁嗪单体结构中,以此来改变树脂的综合性能。本文主要分三部分:1.通过对氨基苯酚与二氯苯甲腈在非质子强极性溶剂中首先合成了含腈基的二元胺。以该二元胺、苯酚、甲醛为原料,采用溶液聚合方式合成了含腈基的苯并噁嗪单体。通过FTIR、1H-NMR、13C-NMR图谱分析证明该单体结构的生成;通过FTIR、DSC、动态流变仪的扫描了解单体固化行为;通过TG的扫描分析聚合物的热稳定性及其热样稳定性。2.通过4-氨基酚与4-硝基邻苯二甲腈在N,N-二甲基甲酰胺溶剂中首先合成了4-氨基苯氧基-邻苯二甲腈。以该一元胺、双酚A、甲醛为原料,采用溶液聚合方式合成了含邻苯二甲腈官能团的苯并噁嗪单体。并且通过FTIR、1H-NMR、13C-NMR证明该单体的结构的生成。该单体的在各个温度和时间段预聚物和聚合物的结构变化,玻璃转变温度、耐热性,热氧稳定性,流变行为通过FTIR、DSC、流变仪等仪器测试,表征。3.研究了含邻苯二甲腈官能团的苯并噁嗪/玻璃布复合材料的制备及性能。详细研究了碳纳米管含量对玻璃纤维增强树脂基复合材料的电性能与力学性能的影响。通过SEM对断面形帽的观测,考察碳纳米管在复合材料中的分散行为;测定了复合材料的耐化学环境性及其对热稳定性及热氧稳定性进行了初步评价。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 苯并噁嗪
• 1.1.1 苯并噁嗪概念
• 1.1.2 苯并噁嗪单体的合成方法
• 1.1.3 苯并噁嗪的种类
• 1.1.3.1 二元酚型聚苯并噁嗪
• 1.1.3.2 萘酚型聚苯并噁嗪
• 1.1.3.3 含不饱和键型聚苯并噁嗪
• 1.1.3.4 二元胺型聚苯并噁嗪
• 1.1.3.5 含硅型聚苯并噁嗪
• 1.1.4 苯并噁嗪的固化机理
• 1.1.5 苯并噁嗪的性能
• 1.1.6 苯并噁嗪的国内外研究概况
• 1.2 苯并噁嗪的改性
• 1.2.1 改变噁嗪单体分子结构
• 1.2.1.1 引入耐热基团
• 1.2.1.2 引入可反应性基团
• 1.2.2 共混改性
• 1.2.3 制备复合材料
• 1.2.3.1 玻璃纤维、玻璃布与苯并噁嗪树脂复合
• 1.2.3.2 碳纤维与苯并噁嗪树脂复合
• 1.2.3.3 碳酸钙与苯并噁嗪树脂复合
• 1.2.3.4 氮化硼与苯并噁嗪树脂复合
• 1.3 邻苯二甲腈
• 1.3.1 加工性能
• 1.3.2 耐高温性能
• 1.3.3 力学性能
• 1.3.4 阻燃性能
• 1.3.5 烟密度
• 1.4 本论文提出的背景、意义及主要研究内容
• 第二章 含腈基的苯并噁嗪的合成、表征及固化行为的研究
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 原料
• 2.1.2 测试仪器
• 2.2 单体的合成及聚合物的制备
• 2.2.1 2，6-二-4-氨基苯氧基苯甲腈的合成
• 2.2.2 含腈基的苯并噁嗪的合成（BZCN）
• 2.2.3 预聚物和固化物的制备
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 合成与表征
• 2.3.2 DSC、TGA 的分析
• 2.3.3 单体流变行为的研究
• 2.2.3.1 流变学研究的背景
• 2.2.3.2 升温扫描的流变行为研究
• 2.4 本章小节
• 第三章 含邻苯二甲腈的苯并噁嗪的合成、表征及固化行为
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 原料
• 3.1.2 4-氨基苯氧基-邻苯二甲腈的合成
• 3.1.3 含恶嗪环的邻苯二甲腈单体的合成
• 3.2 单体的热固化
• 3.3 相关性能测试仪器简介
• 3.3.1 FTIR 红外光谱测试
• 3.3.2 DSC 差热分析测试
• 3.3.3 聚合物的热性能测试
• 3.3.4 聚合物单体的流变行为的测试
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 单体的合成与表征
• 3.4.2 DSC 和 TGA 的结果与分析
• 3.4.3 固化过程
• 3.4.4 单体的动态流变研究
• 3.4.4.1 单体的动态流变行为
• 3.4.4.2 不同含量的交联剂的温度扫描
• 3.5 本章小节
• 第四章 含碳纳米管复合材料的制备及性能测试
• 4.1 聚合物/碳纳米管纳米复合材料的制备与性能
• 4.1.1 纳米复合材料的简介
• 4.1.2 聚合物/碳纳米管复合材的料制备方法
• 4.1.2.1 溶液共混法
• 4.1.2.2 熔融共混法
• 4.1.2.3 原位复合法
• 4.1.2.4 溶胶-凝胶法
• 4.1.3 聚合物/碳纳米管复合材料的性能
• 4.1.3.1 力学性能
• 4.1.3.2 电性能
• 4.1.3.3 吸波性能
• 4.1.3.4 光学性能
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验药品、试剂
• 4.2.2 测试仪器
• 4.2.3 树脂/碳纳米管复合材料基体树脂的制备
• 4.2.4 复合材料的制备
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 SEM 扫描结果分析
• 4.3.2 复合材料的力学性能和电性能
• 4.3.3 复合材料的耐化学性
• 4.3.4 复合材料的耐热性及其热氧稳定性
• 4.4 本章小节
• 第五章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间的研究成果