《新型含萘環和氰基苯並噁嗪樹脂的製備及性能的研究》是依託浙大寧波理工學院，由閆紅強擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：新型含萘環和氰基苯並噁嗪樹脂的製備及性能的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：閆紅強
- 依託單位：浙大寧波理工學院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
苯並噁嗪樹脂作為高性能基體樹脂在韌性、耐熱性及加工工藝方面還存在明顯的不足。本項目擬合成一系列含萘環和氰基結構的新型苯並噁嗪樹脂，探討聚合反應機理、聚合物結構與性能關係等規律，研究催化劑對苯並噁嗪樹脂固化反應的影響。擬解決的關鍵問題是設計合理的合成路線，研究不同方法和不同路線對產物純度和產率的影響，進而合成高純度具有預定結構的苯並噁嗪樹脂，實現苯並噁嗪樹脂的可控聚合，控制組成、交聯密度等聚合物的結構。達到通過調節單體結構確保苯並噁嗪樹脂在提高韌性的同時不降低樹脂的耐熱性能及降低固化溫度改善樹脂加工性能的目的。最終得到加工性能良好及綜合性能優異的高性能苯並噁嗪樹脂。該工作在對研究滿足高溫、高頻及綠色無鹵無鉛化發展要求的高性能基體樹脂的開發，對電子工業、航空航天等尖端工業套用領域具有重要的指導價值。
結題摘要
本項目設計併合成了含有萘基、2,2-二苯基丙烷基和新戊基三種不同主鏈結構的芳香二胺型苯並噁嗪樹脂單體（分別簡稱為BAPNCP、BAPBACP和BAPNPGCP），採用傅立葉紅外光譜（FT-IR）、核磁共振譜（1H NMR和13C NMR）和元素分析等方法確定了化學結構，研究了主鏈結構和催化劑對苯並噁嗪樹脂單體固化行為以及固化物阻燃性能的影響。將苧麻織物作為增強體，以苯並噁嗪樹脂作為基體製備了複合材料層壓板,，並採用聚磷酸銨（APP）、磷氮類阻燃劑（NEWRAY911）及構建了MWNT-NH2/APP和PEI/APP阻燃塗層對其進行阻燃改性，研究了阻燃整理後苧麻織物對複合材料阻燃性能和力學性能的影響。結果表明，BAPNPGCP單體分子量在三者中是最低的，單位質量所含苯並噁嗪環的含量最高，從而其在開環固化過程中的固化焓也是最高的。BAPNPGCP固化物poly(BAPNPGCP)在熱失重為5wt%時的溫度及其在900oC時的殘炭比poly(BAPBACP)的分別高出8oC和7wt%。同時，poly(BAPNPGCP)的總熱釋放量比poly(BAPBACP)的一半還低。poly(BAPNCP)的熱穩定性能和阻燃性能是三者中最高的，可能是高耐熱性萘基和苯並噁嗪環含量的協同作用。對甲基苯磺酸甲酯（p-TMS）作為苯並噁嗪樹脂的固化劑，可將樹脂的固化溫度降低到170oC以下。加入3.5% Fe(AcAc)3也可明顯加速噁嗪環和氰基的開環聚合，並能很好地改善樹脂的熱穩定性和阻燃性能。經過APP改性後的層壓板LOI有明顯的增加，但只有當APP添加量達到7%時層壓板的垂直燃燒才能通過V0級，且APP過多的添加也使層壓板的力學性能有較大的損傷。採用NEWRAY911阻燃改性苧麻織物不僅可以使層壓板的阻燃性能得到改善，同時也減少APP的添加量，使苧麻/苯並噁嗪樹脂層壓板在阻燃改性的同時保持了良好的力學性能。與BZ/ramie相比，BZ/ramie/MWNT/APP和BZ/ramie/PEI/APP的熱釋放速率峰值和總熱釋放量顯著降低，極限氧指數明顯提高，垂直燃燒級別分別達到了V-0和V-1級。同時，在拉伸和彎曲外力作用下，阻燃塗層加強了纖維和纖維、纖維和基體之間的界面結合力，呈現出更高的強度和韌性。
