自固化三酚型邻苯二甲腈树脂的合成及性能研究
邻苯二甲腈树脂是一种耐高温性能优异的热固性聚合物，常被用作复合材料的基体树脂。然而，由于其固化温度高、加工窗口窄、单体熔点高等问题限制了它的广泛应用。本文通过分子结构设计，以三元酚(TFPA)为原料，合成了新型可自固化的邻苯二甲腈树脂体系。并将不同比例的碳硼烷双酚和环氧树脂与其共混改性，详细研究了碳硼烷双酚和环氧树脂的添加量对混合体系固化物结构和性能的影响。 (1)TFPA与4-硝基邻苯二甲腈反应合成了3种酚羟基含量不同的TFPA-PH体系(TFPA-PH-N1、TFPA-PH-N2和TFPA-PH-N3)。DSC和固化流变性能分析表明，TFPA-PH体系具有良好的加工流动性，熔点低于120℃且加工窗口拓宽90℃以上。固化物性能研究表明,酚羟基含量越多，树脂固化温度越低，固化速率越快;腈基含量越高，聚合物的交联度越大，树脂固化物的热氧稳定性、耐湿热性能和阻燃性能也随之提高。此外，后固化温度对聚合物的性能也有影响，后固化温度的升高会促进腈基的交联固化使得聚合物性能显著提高。 (2)以碳硼烷二苯酚(COH)为硼源，将碳硼烷结构引入TFPA-PH-N3体系中，并研究其添加量对邻苯二甲腈树脂结构与性能的影响。通过DSC和固化流变学研究发现，COH可以促进TFPA-PH-N3的固化，使其在较低的温度下就可发生自固化反应，且加工性能和耐高温性能大幅提高。 (3)将邻苯二甲腈树脂/环氧树脂(TFPA-PH-N1/TFPA-EXOXY)共混改性，并研究两者不同比例共混后对固化物结构与性能的影响。当TFPA-PH-N1/TFPA-EXOXY比例分别为3∶7和5∶5时，共混体系的固化温度分别降低至160℃和164℃,与纯环氧树脂体系相比降低了60℃左右，证实TFPA-PH-N1中酚羟基的存在促进了腈基和环氧基团的协同固化。对共混体系固化物进行性能测试，测试结果表明:共混体系相容性很好，且随着TFPA-PH-N1比例的增加提高了混合树脂的加工性能以及耐高温性能。 (4)进一步将碳硼烷结构引入TFPA-PH-N1/TFPA-EXOXY比例为5∶5的二元共混体系中，研究其添加量对邻苯二甲腈树脂结构与性能的影响。研究表明，随着COH含量的增加，聚合物的韧性增加，耐高温性能提高。
复合材料;邻苯二甲腈树脂;自固化;碳硼烷;环氧树脂
北京化工大学
硕士
材料与化工
张孝阿;林同起
2023
中文
TB332
2023-09-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）