新型低介电低吸湿氰酸酯与双酚A型氰酸酯的共聚改性研究

论文摘要

双酚A型氰酸酯树脂（BADCy）是目前国内应用最广的一种商品化的氰酸酯树脂,它主链结构中含有空间位阻较小的异丙基基团,交联密度大,因此具有较高的玻璃化转变温度（Tg=288℃）和热分解温度（T5%=434℃）以及较好的力学性能。但是其介电性能和耐水性能并不十分理想,因此BADCy树脂作为已知的结构材料仍有很大的开发潜能。鉴于此,本文进行了如下几方面的研究。1.自行合成了四甲基对二甲苯型氰酸酯单体（BBZCy）,并将其与BADCy单体进行共聚。利用Kissinger和Crane方程在非等温DSC条件下研究了两种氰酸酯共聚的固化动力学。利用动态热机械分析（DMA）、介电分析、三点弯曲实验等,对在干态、水煮及50℃、96%湿度环境下湿热处理后材料的吸水率、热性能、介电性能、力学性能以及耐湿热性能进行了分析。结果表明：随着体系中BBZCy用量的增大,树脂材料的吸水率、介电常数和介电损耗均逐渐减小；同时BBZCy的加入有效的提高了材料的耐湿热性能；当BBZCy用量为30wt%时,树脂的综合性能最优,50℃、96%相对湿度环境下湿热处理500小时的吸水率为0.87%,干态条件下的Tg为275℃,介电常数和介电损耗分别为2.90、3.9×10-3,弯曲强度为125MPa。2.自行合成了四甲基双酚F型氰酸酯单体（TBFCy）,用元素分析（EA）、氢核磁共振谱（1H NMR）、质谱（EI-MS）以及红外光谱（FTIR）等手段表征了酚中间体及其相应氰酸酯的结构。将其与BADCy单体进行共聚。利用热失重分析（TGA）、动态热机械分析（DMA）、介电分析以及三点弯曲实验等,对在干态、水煮及50℃、96%湿度环境下湿热处理后材料的吸水率、热性能、介电性能、力学性能以及耐湿热性能进行了分析。结果表明：随着体系中TBFCy用量的增大,树脂材料的吸水率、介电常数和介电损耗均逐渐减小；同时TBFCy的加入有效的提高了材料的耐湿热性能；当TBFCy用量为50wt%时,树脂的综合性能最优,沸水煮100小时的吸水率为1.585%,干态条件下的Tg为274℃,介电常数和介电损耗分别为2.92、3.17×10-3,弯曲强度为135MPa。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 氰酸酯树脂概述
• 1.3 氰酸酯单体的合成
• 1.4 氰酸酯树脂的固化机理
• 1.5 氰酸酯树脂的改性
• 1.5.1 热固性树脂改性
• 1.5.2 热塑性树脂改性氰酸酯
• 1.5.3 橡胶弹性体改性氰酸酯
• 1.5.4 纳米粒子增韧氰酸酯树脂
• 1.5.5 晶须增韧氰酸酯树脂
• 1.5.6 不饱和双键化合物增韧氰酸酯树脂
• 1.6 氰酸酯树脂的应用
• 1.6.1 在高性能PCB中的应用
• 1.6.2 航空航天方面
• 1.6.3 CE胶粘剂
• 1.7 本文的研究意义及主要内容
• 第二章 四甲基对二甲苯型氰酸酯与双酚A型氰酸酯共聚性能研究
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验原料
• 2.2.2 实验仪器与设备
• 2.2.3 BBZCy单体的制备
• 2.2.4 共聚物制备
• 2.2.5 样品纯度表征及性能测试
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 中间体BBZ的纯度表征
• 2.3.2 BBZCy单体的纯度表征
• 2.3.3 BBZCy/BADCy树脂体系的固化过程
• 2.3.4 耐湿热性能
• 2.3.5 DMA分析
• 2.3.6 介电性能
• 2.3.7 力学性能
• 2.4 本章小结
• 第三章 四甲基双酚F型氰酸酯与双酚A型氰酸酯共聚性能研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原料
• 3.2.2 实验仪器与设备
• 3.2.3 TBFCy单体的制备
• 3.2.4 共聚物制备
• 3.2.5 样品纯度表征及性能测试
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 中间体TBF的表征
• 3.3.2 催化剂用量对酚单体TBF得率的影响
• 3.3.3 TBFCy单体结构与纯度的表征
• 3.3.4 TBFCy/BADCy树脂体系的固化
• 3.3.5 TGA分析
• 3.3.6 耐湿热性能
• 3.3.7 DMA分析
• 3.3.8 介电性能
• 3.3.9 力学性能
• 3.4 本章小结
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表的论文