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《苯并噁嗪樹脂基納米復(fù)合材料的制備、結(jié)構(gòu)與性能研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、苯并唔嗪樹脂基納米復(fù)合材料的制備、結(jié)構(gòu)與性能研究摘要聚苯并嗯嗪作為一類新型熱固型樹脂，具有很多優(yōu)異性能，其是在傳統(tǒng)酚醛樹脂的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。隨著社會的發(fā)展，對材料性能的要求也不斷提高，苯并嗯嗪樹脂作為高性能材料，其綜合性能有待進(jìn)一步提高。目前，對于樹脂進(jìn)行納米改性是提高其性能的最為有效的手段之一，所以本文分別選用有機(jī)蒙脫土(0MMT)，多壁碳納米管(MwN弧)和多面體低聚硅倍半氧烷(POss)作為增強(qiáng)相，對苯并嗯嗪樹脂進(jìn)行納米改性研究。本文首先利用原位法，首次研究了OMMT的引入對一種含有反應(yīng)
2、性烯丙基基團(tuán)的新型苯并嚼嗪——雙(3．烯丙基一3，4一二氫一2H一1，3一苯并曝嗪基)異丙烷(ABz)的合成，固化行為及最終固化產(chǎn)物(PABz)性能的影響，制備出了PAJ3Z／OⅦvrI’納米復(fù)合材料。oMMT的引入對于ABz單體的合成、固化溫度沒有明顯的影響；但對體系中烯丙基交聯(lián)有阻礙作用，使固化反應(yīng)放熱下降。與純基體樹脂相比，PABz／0MMT納米復(fù)合材料的儲能模量，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和耐熱性都有所提高。納米復(fù)合材料的性能與蒙脫土的含量有密切關(guān)系，最佳蒙脫土含量為O．5～2％。本文首次利用多壁碳
3、納米管(MwNTS)對于苯并嗯嗪樹脂進(jìn)行改性。選擇基于雙(3．苯基．3，4．二氫化．2H-1，3一苯并嗯嗪基)取代異丙烷這種單體(Bz)的聚合物為基體樹脂(PBz)。為了增強(qiáng)碳納米管與基體樹脂之間作用，首先對Mw卜m進(jìn)行了表面氧化處理，使其表面帶有含氧基團(tuán)(如羥基，羧基等)，進(jìn)一步改性，使得異氰酸酯基團(tuán)引入到碳管的表面；為了使碳管在基材中獲得良好的分散，采用超聲處理的手段。通過改性Mm的引入，可使Bz單體的固化溫度降低；碳管表面的異氰酸酯基團(tuán)可以與嗯嗪開環(huán)所產(chǎn)生的酚羥基反應(yīng)，形成的化學(xué)鍵改善了兩
4、者的相容性，增強(qiáng)了相互作用。與基體樹脂PBz相比，PBz／MwNl’S納米復(fù)合材料的儲能模量大幅提高，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度向高溫方向移動。當(dāng)碳管的含量大于1．5％后，由于有輕微團(tuán)聚現(xiàn)象產(chǎn)生，復(fù)合材料的性能出現(xiàn)下降趨勢。嗯唑啉化合物是一類含有碳、氮、氧及碳氮雙鍵的五元雜化化合物，因其在一定溫度下能與羧基、酸酐、氨基、環(huán)氧基、酚羥基、異氰酸根等進(jìn)行開環(huán)反應(yīng)，所以雙噫唑啉化合物常作為高聚物的擴(kuò)鏈劑和交聯(lián)劑。本文利用2，2’．(1，3．亞苯基)．雙(4，5．二氫化一嗯唑)(PB0)對Bz進(jìn)行改性研究，隨著PB
5、0含量的增大，體系的低溫段儲能模量升高；當(dāng)PBO與Bz的摩爾比為O．4：l時PBz．pB0體系的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度最高，當(dāng)摩爾比小于O．8：l時，PBz—PB0體系的耐熱性隨著PBo含量的增加而得到提高。選擇PB0與Bz的摩爾比為O．8：l的體系作為基體樹脂，利用熔融法首次制備了其與有機(jī)蒙脫土(oI舊盯)的納米復(fù)合材料。0MMT的引入使得Bz—PB0共混體系的起始固化溫度下降，峰值和終止固化溫度基本不變。與基體樹脂PBz—PB0相比，隨著0MMT含量的增加，PBz—PBo／0M^盯納米復(fù)合材料的儲能
6、模量，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度提高，耐熱性能得到改善。POSS被認(rèn)為是目前唯一的雜化納米化學(xué)填料，基于PoSs的有機(jī)一無機(jī)納米雜化材料顯示出了極優(yōu)良的熱性能和力學(xué)性能，而引起極大關(guān)注。苯并嗯嗪樹脂／POSS復(fù)合材料制備過程中的最大問題是POSS分子與苯并嗯嗪單體的相容性差。本文首次通過加入第三組分——雙嗯唑啉，改善了POSs分子與嗯嗪樹脂間的相容性，增強(qiáng)了兩者之間的作用，利用溶液法制備了新型聚苯并嗯嗪一雙嚼唑啉／苯胺基POSS納II米雜化材料，隨著0ApS含量的增大，納米復(fù)合材料的儲能模量增大，并且能夠在
7、較離溫度下仍然保持基本不變，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度瞬最提高，耐熱性能也得到改善。通過Kissinger方程和差減微分法對Bz．PBO，BZ。PBO／OMM善和Bz。PBO／OAPs三種固化體系的非等灄固化行為首次進(jìn)行了研究，求得了各凰化體系在不同丹涅速率下的固化反應(yīng)活化能和反瘦級數(shù)。OMMT的弓l入使得基體樹脂的固化溫度范圍交寬，與Bz．PBO相比，BZ．PBO／oMMT涸化體系的固化速度比較慢，顯變化相對平穩(wěn)。Bz．PB0／OMMT體系的固化反應(yīng)活化能和反應(yīng)級數(shù)要明顯低于Bz．pB0。Bz—PB0和B
8、Z．PBo，OAPS兩個固化體系，不阿升溫速率下起始閹化溫度(Ti)，峰值固化濕度(即)及終止固化溫度(Tf)都很接近。相閹升溫速率下，Bz．PB0／0APS體系的霾化反應(yīng)級數(shù)大于Bz—P80體系的。關(guān)鍵詞：苯并嚼嗪，蒙脫土，多壁碳納米籬，多面體低聚硅倍半氧烷(POSS)，雙嗯唑啉，納米復(fù)合材料，固化反應(yīng)動力學(xué){lI北京化工人學(xué)博士學(xué)位論文STUDYONTHEPREPARATIoN．STRUCTUREANDPROPERTIESoFTHENANOCoMPoSITESBASEDoNTHEPoLVBE
