《含硼酚醛樹脂的多層次固化結構和熱裂解及其分子模擬》是依託西安交通大學，由井新利擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：含硼酚醛樹脂的多層次固化結構和熱裂解及其分子模擬
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：井新利
- 依託單位：西安交通大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
含硼酚醛樹脂是一種基於酚醛樹脂改性獲得的性能優越的耐燒蝕樹脂，尤其是其中的含芳基硼酚醛樹脂，由於可以兼顧工藝性、耐熱性和力學性能等而更具前途。但是，關於含硼酚醛樹脂乃至酚醛樹脂固化結構和熱裂解機理認識上的不足，在很大程度上制約了其合成、開發和套用。本項目擬以含硼酚醛樹脂及其固化結構為主要研究對象，通過實驗研究並充分運用現代分析測試技術獲得固化樹脂的近程結構信息；再利用分子模擬技術中的分子動力學方法整合這些局部和片面的近程結構信息，重構更加完善和定量的交聯結構，以深入理解固化樹脂的遠程結構。以此為基礎，通過實驗研究和基於反應力場的分子動力學方法以及量子力學方法，研究固化樹脂的熱裂解過程，以充分揭示含硼酚醛樹脂的熱裂解機理。本項目的開展將有助於深入理解酚醛類樹脂的交聯結構和熱裂解機理，推動酚醛樹脂和含硼酚醛樹脂的合成、開發和套用，並對加深對含硼高分子化學的理解和酚醛樹脂的高性能化具有指導意義。
結題摘要
含硼酚醛樹脂是一種基於酚醛樹脂改性獲得的性能優越的耐燒蝕樹脂，尤其是其中的含芳基硼酚醛樹脂，由於可以兼顧工藝性、耐熱性和力學性能等而更具前途。但是，關於含硼酚醛樹脂乃至酚醛樹脂固化結構和熱裂解機理認識上的不足，在很大程度上制約了其合成、開發和套用。本項目通過實驗研究和基於反應力場的分子動力學方法以及量子力學方法，充分認識了PR、BPR和PBPR的交聯結構和熱裂解機理。主要創新性成果如下：① 採用現代分析測試技術明確了PR、BPR和BPR樹脂齊聚物的結構和性能；② 通過分子模擬研究熱塑性酚醛樹脂的近程結構和遠程結構，闡明了非共價鍵相互作用對Novolac樹脂玻璃化轉變溫度的影響規律；③ 採用分子動力學方法獲得了PR交聯結構中酚羥基和酚環的空間分布規律，以及氫鍵和p-π/π-π等非鍵作用對PR的Tg和力學性能的影響；④ 採用基於ReaxFF反應力場的分子動力學和量子力學方法研究了NR和交聯NR的熱裂解過程，揭示了NR和交聯NR的熱裂解機理；⑤ 採用密度泛函理論研究了含硼PR的結構和耐熱性，尤其是明確了硼酸酯結構在熱裂解過程中的重要作用；⑥ 採用修正後的含硼體系的ReaxFF反應力場模擬了含硼酚醛樹脂的熱裂解過程，從原子和分子水平上闡明了含硼PR的熱裂解機理；⑦ 通過酚醛樹脂交聯結構中高穩定性硼酸酯結構熱穩定性的研究，揭示了硼酸酯的結構類型和含量對PR的固化過程、耐熱性和熱裂解過程的影響規律；⑧ 闡明了不同含硼高分子對苯並噁嗪樹脂固化過程的作用機制和對苯並噁嗪樹脂耐熱性和力學性能的影響；⑨合成基於可逆硼酸酯交聯的可再生酚醛樹脂，並製備了複合材料。本項目的開展將有助於深入理解酚醛類樹脂的交聯結構和熱裂解機理，推動酚醛樹脂和含硼酚醛樹脂的合成、開發和套用，並對加深對含硼高分子化學的理解和酚醛樹脂的高性能化具有指導意義。本項目的開展有助於深入認識熱固性樹脂的結構與其物理、力學性能的關係，從而為實現PR類樹脂的分子設計-合成-性能和高性能化提供理論依據。
