腰果酚基苯并噁嗪樹脂制備及性能研究.pdf

1、近年來，苯并噁嗪因性能優(yōu)越、應用廣泛而備受關注，傳統(tǒng)苯并噁嗪多采用苯酚為酚源，但苯酚的來源和毒性限制了苯并噁嗪的發(fā)展。腰果酚來源天然而且具備多種優(yōu)異性能，可以替代或部分替代苯酚在工業(yè)上的應用。為了拓展腰果酚的應用領域，本文利用腰果酚替代苯酚，與不同胺源反應制備腰果酚基苯并噁嗪樹脂(PCBOZ)，并對其性能進行研究。
　　 本文采用溶劑法以飽和腰果酚為酚源，苯胺、己二胺為胺源與多聚甲醛縮合制備了苯胺型腰果酚基苯并噁嗪單體(CBOZ

2、-A)和己二胺型腰果酚基苯并噁嗪單體(CBOZ-H)，通過FTIR和1HNMR技術對兩種單體的結構進行表征確認。以產品收率為指標，通過單因素法對CBOZ-A和CBOZ-H兩種單體的合成工藝進行優(yōu)化，得到了較適宜的工藝條件，CBOZ-A:反應溫度115℃、反應時間5.5h;CBOZ-H:反應溫度105℃、反應時間5h。動態(tài)法測試了CBOZ-A和CBOZ-H兩種單體在不同有機溶劑中的溶解度，兩種單體的溶解度隨溶劑極性的增強而減小，溫度的升高

3、而增大。
　　 通過非等溫DSC測試法研究了兩種單體的固化動力學，計算了固化動力學三因子，CBOZ-A:活化能134.9kJ/mol、指前因子1.2×1013、反應級數(shù)0.70;CBOZ-H:活化能82.4kJ/mol、指前因子7.4×107、反應級數(shù)0.95。并通過外推法確定了CBOZ-A和CBOZ-H的固化工藝溫度，CBOZ-A:CBOZ-A:初始固化溫度500.2K，恒溫固化溫度512.2K，后處理溫度523.2K;CBO

4、Z-H:初始固化溫度484.2K，恒溫固化溫度492.2K，后處理溫度501.2K。
　　 采用程序升溫法對CBOZ-A和CBOZ-H兩種單體進行固化，制備了苯胺型腰果酚基苯并噁嗪樹脂(PCBOZ-A)和己二胺型腰果酚基苯并噁嗪樹脂(PCBOZ-H)，并通過固化物與單體的FTIR圖譜對比分析確定兩種單體已成功進行開環(huán)固化;通過索式萃取法測定了PCBOZ-A和PCBOZ-H的固化度，分別為0.97和0.98。
　　 通過S

5、EM掃描考察了PCBOZ-A和PCBOZ-H脆裂斷面情況，兩種樹脂斷面均無氣泡存在，固化過程無小分子放出。測試了PCBOZ-A和PCBOZ-H在甲苯、正庚烷、苯、氯仿、水、無水乙醇等有機溶劑中的耐溶劑性能，兩種樹脂的耐溶劑性能隨溶劑極性的增大而增強，且PCBOZ-H較PCBOZ-A易溶解。采用TG測試研究了PCBOZ-A和PCBOZ-H的熱穩(wěn)定性，并與苯酚基苯并噁嗪樹脂(PBOZ)的熱穩(wěn)定性進行了對比。PCBOZ-A、PCBOZ-H和P

6、BOZ-A、PBOZ-H在失重5％時的溫度分別為611.2K、623.2K和583.2K、548.2K。結果顯示，PCBOZ的耐熱性能較PBOZ有較大提高，且PCBOZ-H的熱穩(wěn)定性優(yōu)于PCBOZ-A。
　　 通過TG測試研究了PCBOZ-H的熱分解動力學。采用Kissinger法、Starink法和FWO法計算了PCBOZ-H熱分解反應的表觀活化能，其中FWO法計算結果的相關系數(shù)最大，相對誤差最小，表觀活化能為175.62kJ