自催化交聯(lián)酞菁樹(shù)脂的研究.pdf

1、酞菁樹(shù)脂(又稱(chēng)聚鄰苯二甲腈樹(shù)脂)是一類(lèi)高性能的熱固性樹(shù)脂。它主要是由鄰苯二甲腈化合物在高溫下通過(guò)氰基的加成聚合而成。由于其優(yōu)異的高溫力學(xué)性能、熱氧穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、低燃性、低吸水性以及良好的加工性，酞菁樹(shù)脂在航空航天、微電子等高技術(shù)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。 傳統(tǒng)的酞菁樹(shù)脂在固化過(guò)程中，通常需添加酚或胺類(lèi)催化劑以加速酞菁的固化過(guò)程。由于催化劑大多是分子量相對(duì)較小的低分子化合物，難以避免催化劑(特別是芳香胺和酚類(lèi)小分子)在高溫下的

2、揮發(fā)或分解，這往往會(huì)造成材料的缺陷。另外，催化劑的揮發(fā)，必將導(dǎo)致樹(shù)脂加工性和固化反應(yīng)性的變化，該變化給樹(shù)脂帶來(lái)更大地加工復(fù)雜性，對(duì)工程控制也提出了更高的要求，這必然將增加酞菁樹(shù)脂的加工成本。 針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，采用了一種“自催化固化方法”，即希望在無(wú)需外加催化劑的情況下，鄰苯二甲腈化合物能借助自催化特性加速其自身的固化。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，合成了一系列的鄰苯二甲腈化合物，其分子結(jié)構(gòu)中帶有羥基或氨基。然后，借助傅立葉轉(zhuǎn)變紅外光譜技術(shù)(F

3、T-IR)和核磁共振氫譜(<'1>HNMR)，對(duì)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行充分地表征。產(chǎn)物的純度，通過(guò)薄層色譜(TLC)對(duì)其進(jìn)行表征。為了實(shí)現(xiàn)帶羥基或氨基鄰苯二甲腈化合物的大量合成，也是借助TLC方法跟蹤反應(yīng)進(jìn)程，確定最佳的反應(yīng)條件和后處理?xiàng)l件。通過(guò)4-硝基鄰苯二甲腈在極性溶劑中的親核取代反應(yīng)，可以高產(chǎn)率地合成一系列帶羥基或氨基的鄰苯二甲腈化合物。 然后，對(duì)這系列的鄰苯二甲腈化合物的熱行為進(jìn)行了研究。通過(guò)示差掃描量熱分析(DSC)和熱重分析

4、(TGA)的研究，表明帶羥基或氨基的鄰苯二甲腈化合物在高溫下表現(xiàn)出明顯地自加速聚合行為，具有自催化固化特性。這證實(shí)了借助“自催化固化方法”解決酞菁樹(shù)脂工程可控問(wèn)題的可能性。 為了進(jìn)一步深入理解分子結(jié)構(gòu)與自催化特性的關(guān)系，我們又對(duì)比研究了鄰苯二甲腈化合物的自催化固化行為。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，羥基和氨基在鄰苯二甲腈化合物中的位置確實(shí)對(duì)其固化行為有很大影響。另外，通過(guò)羥基和氨基在<'1>H NMR上化學(xué)位移差異的對(duì)比研究，發(fā)現(xiàn)，在自催化交聯(lián)酞菁