论文摘要
本文将苯并噁嗪树脂作为高残碳树脂基体进行研究，利用苯并噁嗪分子结构具有可设计性这一特点，合成出具有不同结构的苯并噁嗪中间体，并对它们的结构和性能进行研究，希望苯并噁嗪树脂既满足高残碳的目的，又具有良好的加工性能。首先，合成出双环苯并噁嗪的代表——以双酚A，多聚甲醛和苯胺为原料合成的苯并噁嗪树脂BOZ1。通过改变反应温度和反应时间，确定无溶剂法合成BOZ1的最佳条件。然后用同样的方法合成出单环苯并噁嗪的代表——以苯酚，多聚甲醛和苯胺为原料合成的苯并恶嗪树脂BOZ2。通过FTIR和~1HNMR对BOZ1和BOZ2的结构进行表征，确定出噁嗪环的存在。分别研究BOZ1和BOZ2的凝胶活化能，粘度，固化反应活化能和在氮气保护下800℃的残碳率。BOZ1的凝胶反应活化能和固化反应活化能分别为69.061KJ／mol和192.3KJ／mol，粘度在110℃的最小粘度为50.6Pa·S，在120℃的最小粘度为13.1 Pa·S，在130℃的最小粘度为7.44 Pa·S，在氮气保护下，800℃的残碳率31％。BOZ2的凝胶反应活化能和固化反应活化能分别为75.509KJ／mol和346.2KJ／mol，在80℃的最小粘度为0.273 Pa·S，在90℃的最小粘度为0.12 Pa·S，在氮气保护下，800℃的残碳率为36％。纵上可以看出，BOZ2与BOZ1相比，有更好的加工性能和残碳率。所以选择对BOZ2进行结构改性和共混改性，来提高苯并噁嗪树脂的残碳率。本文通过两种方法路线制备高残碳的苯并噁嗪树脂。第一种方法，通过结构改性，改变酚源和胺源，合成高残碳的苯并噁嗪树脂——以对羟基苯甲醛，甲醛和苯胺为原料合成的苯并噁嗪BOZ3，以苯酚，甲醛和二苯甲烷二胺为原料合成的苯并噁嗪BOZ4和以对羟基苯甲醛，甲醛和二苯甲烷二胺为原料合成的苯并噁嗪BOZ5。同样利用FTIR和~1HNMR对其结构进行表征，通过DSC对其热固化反应进行研究，最后通过TGA对其残碳率进行研究。TGA的研究结果表明，在800℃氮气保护下，BOZ3的残碳率为58.5％，BOZ4的残碳率为52％，BOZ5的残碳率为64.5％。第二种方法，通过共混的方法对BOZ2进行改性，通过BOZ2与糠醛按不同的比例进行混合，制备树脂混合物，通过TGA的研究结果表明，当噁嗪环∶呋喃环=1∶1时，具有最高的残碳率，在氮气保护下，800℃的残碳率为45.8％，与BOZ2相比，残碳率提高了10％左右。