新型聚三唑酯和聚三唑醚树脂的合成及性能

合成了三种含酯基和三种含醚键的炔单体,通过核磁共振氢谱(¹H NMR)、红外光谱(FT-IR)、质谱(MS)、液相色谱(LC)对其结构进行了表征。用这六种炔单体与叠氮单体反应制备了一系列新型聚三唑酯树脂(PTAE)和聚三唑醚树脂(PTAO)。利用差示扫描量热分析(DSC)、FT-IR、动态力学热分析(DMA)、力学试验机和热失重分析(TGA)表征了树脂的固化行为、固化树脂的力学性能、耐热性和热稳定性。结果表明PTAE和PTAO树脂易溶于有机溶剂,可低温(60℃)固化,固化树脂的弯曲强度超过了100 MPa,可达158 MPa,玻璃化转变温度(T _g)超过180℃,高者达251℃,热分解温度可达360℃。     

聚三唑酯树脂的合成及其性能

通过酯化反应合成丁二酸二炔丙醇酯(DPS)、间苯二甲酸二炔丙醇酯(DPIP)、对苯二甲酸二炔丙醇酯(DPP),与三官能团叠氮化合物(TAMTMB)反应,制备了3种热固性聚三唑酯(PTAE)树脂,研究了树脂的加工特性、固化行为、树脂固化物的力学性能,制备和表征了T700单向碳纤维增强PTAE树脂复合材料。结果表明,PTAE树脂具有良好的加工性能,可在较低温度(80℃)下固化;固化后的PTAE树脂的玻璃化转变温度(Tg)受主链结构影响,3种树脂的Tg均高于140℃,浇铸体弯曲强度高于170 MPa,T700单向纤维增强PTAE树脂复合材料的常温弯曲强度高于1500 MPa。     

新型含硅聚三唑树脂及其复合材料的制备与性能

通过格式试剂法合成了低分子量的含硅芳炔(LPSA),并以LPSA和二叠氮(A2)为原料制备出加工性能较好的新型含硅聚三唑树脂(Si-PTA树脂),采用模压方法制备了单向T700碳纤维/Si-PTA树脂复合材料。用FT-IR、流变、DSC、DMA、TGA等分析测试方法表征了Si-PTA树脂及其固化物的结构与性能,研究了炔基和叠氮基团配比对树脂热性能的影响,测定了复合材料的力学性能。结果表明,Si-PTA树脂可以在80℃下固化,固化后树脂的玻璃化温度(Tg)能达到310℃,在氮气气氛中的5%热失重温度(Td5)在340℃以上。单向T700碳纤维/Si-PTA树脂复合材料常温下弯曲强度为1622MPa,弯曲模量为132GPa,层间剪切强度为58.2MPa,200℃下弯曲强度保留率为70.8%。     

基于含硅多芳炔化合物制备新型聚三唑树脂

以含硅多芳炔化合物(PSA)与1,3,5-三叠氮甲基-2,4,6-三甲基苯(TAMTMB)为原料,通过1,3-偶极环加成反应制备了新型含硅聚三唑树脂Si-PTA3,考察了树脂的流变性能、固化行为、热性能及单体配比对其热性能的影响。采用模压法制备了单向T700碳纤维增强的Si-PTA3树脂复合材料T700/Si-PTA3,测定了其力学性能。结果表明,Si-PTA3树脂具有良好的加工性能,可在80℃下固化,耐热性较好;炔基与叠氮基摩尔比为1.1:1.0时树脂固化物的热性能最好,玻璃化转变温度达334℃,在氮气中热失重5%时的温度达351℃;复合材料T700/Si-PTA3常温下的弯曲强度高于1670 MPa,250℃时弯曲强度保留率超过67%。     

氧化石墨烯对碳纤维/聚三唑树脂复合材料耐热性影响

制备了T300碳布/炔化氧化石墨烯改性聚三唑树脂复合材料,并研究了炔化氧化石墨烯添加质量分数对T300碳布/炔化氧化石墨烯改性聚三唑树脂复合材料耐热性的影响。结果表明,当炔化氧化石墨烯的添加质量分数1.0%时,T300碳布/炔化氧化石墨烯改性聚三唑树脂复合材料的玻璃化转变温度(Tg)以及热失重5%的温度(Td5)比T300碳布/聚三唑树脂复合材料分别提高了约28℃和6℃;同时,炔化氧化石墨烯与聚三唑树脂之间有着较好的相容性。     

聚三唑/石墨烯复合材料的制备与性能研究

采用间氨基苯乙炔(APA)功能化改性氧化石墨烯(GO),通过X射线衍射分析,红外光谱和X光电子能谱等手段证明APA已经成功接枝到GO表面,制得改性氧化石墨烯(GOAPA)。借助超声波作用使得GOAPA均匀分散在聚三唑单体中,用原位聚合法制备聚三唑/石墨烯(PTA/GOAPA)复合材料。采用透射电子显微镜考察了GOAPA在基体树脂中的分散情况,通过示差扫描量热分析、动态力学热分析、热重分析和导热、导电性测试等后研究了GOAPA的添加量对PTA树脂固化行为、PTA/GOAPA复合材料性能的影响。结果表明,GOAPA的加入不影响PTA树脂的固化行为,与纯的PTA树脂相比,当GOAPA的添加质量分数为0.1%时,复合材料Tg达到最高为242℃,氮气中Td5为355℃,较纯PTA树脂分别提高了31℃和11℃。当GOAPA添加质量分数为1.0%时,PTA/GOAPA复合材料的导热系数提升了81%,电导率提升了75%。     

高离子电导率及CO2渗透性聚三唑盐薄膜的制备及性能

通过叠氮化合物和炔基化合物之间的Huisgen反应,结合烷基化和离子置换反应,制备了具有高离子电导率及高CO2渗透性能的新型交联型聚三唑盐薄膜。首先合成了端炔基聚四氢呋喃(DPPTMEG),利用其与双酚A二炔丙基醚(BADPE)及联苯二苄叠氮(DAMDB)间的Huisgen反应及后续的烷基化和阴离子置换反应制得新型交联型聚三唑盐薄膜。通过核磁共振磁波谱(NMR)、宽频介电阻抗仪(BDS)、动态热机械分析(DMA)、气体渗透装置、热失重分析(TGA)、拉力机对制得的交联型聚三唑盐薄膜的结构、热性能、力学性能、离子导电性和CO2/N2的渗透性进行研究。结果表明,此交联型聚三唑盐薄膜有着优异的离子导电性能,在30℃的直流电导率最高可达2.94×105 S/cm;同时,CO2渗透系数最高可达到550.4 barrer;不同配比的聚三唑盐薄膜的Td10变化不明显,而玻璃化转变温度Tg随双酚A二炔丙基醚含量的增加逐步上升。     

聚三唑树脂及其复合材料研究进展

综述了通过增加单体官能度及引入刚性基团或耐热性原子提高聚三唑树脂的耐热性,利用纳米填料对其改性以及对其固化特性(包括固化反应动力学、催化固化特性和固化工艺优化)的研究进展,介绍了碳纤维、芳纶纤维及玻璃纤维增强聚三唑树脂复合材料的应用研究,并对该材料的发展前景作了展望。     

CuAAC法合成新型含咔唑的线形聚三唑

分别以咔唑和溴代烷烃为原料合成了二炔单体和二叠氮单体,采用Cu（I）催化的点击反应对单体进行聚合得到3个结构新颖的线形聚三唑高分子。应用IR、NMR和元素分析对化合物结构进行了表征确认。由于咔唑官能团和三唑环的作用,该类含咔唑的线形聚三唑在光电、光折射材料、化学传感器等方面具有潜在的应用价值。     

乙酰丙酮镍催化含硅芳炔树脂的固化反应行为

通过凝胶时间测定、差示扫描量热分析、FT-IR分析研究了乙酰丙酮镍催化含硅芳炔树脂体系的固化反应行为,并计算了反应动力学参数. 结果表明,乙酰丙酮镍对含硅芳炔树脂固化有显著的催化作用,加入0.2%(w)乙酰丙酮镍可较大幅度降低树脂固化反应的活化能和温度,初始固化温度降低约35℃,固化反应活化能为104.2 kJ/mol,比含硅芳炔树脂的固化活化能(121.2 kJ/mol)低;乙酰丙酮镍催化含硅芳炔树脂可发生Glaser偶合、Strauss偶合、环三聚、Diels-Alder和固化反应;树脂固化物保持优异的热稳定性,在氮气气氛下5%失重温度为620℃, 1000℃时残留率为87.8%.     

新型含萘环双马来酰亚胺三嗪树脂的合成、固化反应及其热性能的研究

合成出了新型含有萘环和醚键结构的双马来酰亚胺和氰酸酯单体,通过元素分析(EA)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)及核磁共振(1H-NMR)等手段对其进行表征分析,同时,用差示扫描量热法(DSC)、原位FT-IR对新型BMPN/DNCY树脂体系的共固化反应机理以及固化物结构进行了研究,并采用热失重法(TGA)分析该树脂在氮气条件下的耐热性能.研究结果表明,采用文中使用的方法合成出了高纯度、高产率的新型双马来酰亚胺和氰酸酯树脂单体;BMPN/DNCY树脂的固化反应主要是以BMPN/DNCY共聚反应生成两种六元环结构的共聚物为主,兼有少量BMPN单体自聚;在耐热性能方面,共固化所得双马来酰亚胺三嗪树脂的热分解起始温度(Tc)都在440℃以上,具有很好的热稳定性;不同配比的共固化结构双马来酰亚胺三嗪树脂热分解的Tc差别不是很大,在700℃时的残炭率都在60%左右.     

石英纤维增强聚三唑树脂复合材料性能研究

本文研究了石英纤维增强的聚三唑树脂复合材料的固化行为、热性能、介电性能及力学性能。复合材料能够在80℃下固化成型,经过120℃/2h+150℃/2h+180℃/2h+200℃/2h+250℃/2h后处理,固化完全,玻璃化转变温度T g高达230℃,介电常数为3.8。力学性能随后处理温度升高而上升,至250℃时,弯曲强度和层间剪切强度分别为795MPa和61MPa,180℃时弯曲强度保留率达到59%。     

聚三唑树脂的耐热性研究进展

概述了提高聚三唑树脂耐热性的主要方法,重点介绍了化学结构、固化条件以及纳米填料对聚三唑树脂耐热性和力学性能影响的研究进展,最后简要分析了目前聚三唑树脂耐热性研究中存在的问题以及发展前景。     

一种耐高温双酚A型2H-苯并吡喃树脂作为复合材料基体的评价

引入红外辐射加热技术,将二炔丙基双酚A醚(BPA单体)在185℃下加热3h,成功制备了双酚A型2H-苯并吡喃(BCA)树脂,并使用该树脂基体制备了玻璃纤维增强复合材料。用差示扫描量热技术(DSC)评价了BCA树脂的固化行为,研究表明其固化放热焓为620J/g。热重分析(TGA)结果表明,BCA树脂具有较好的热稳定性。与环氧树脂基复合材料相比,BCA树脂复合材料力学性能优异,其弯曲强度、弯曲模量及层剪强度分别达到580MPa、24.7GPa和40MPa。另外,动态热机械性能分析(DMTA)结果表明其复合材料具有优良的热性能。     

酚酞基聚芳醚砜改性双酚A型氰酸酯预聚体的制备及性能研究

将酚酞基聚芳醚砜（PES-C）与双酚A型氰酸酯（BCE）共混,在一定的条件下使氰酸酯预聚,得到酚酞基聚芳醚砜与双酚A型氰酸酯共混改性预聚体系,借助FT-IR和DSC确定了固化工艺,并用扫描电镜（SEM）对预聚体及其固化物进行表征,测试了改性体系的冲击强度和对铝合金的粘接强度。结果表明,PES-C对CE起到了明显的增韧改性的作用,改性体系固化物具有较好的介电性能,在常温到230℃范围内粘接剪切性能优异（均大于20MPa）。该改性体系可用作一种新型耐高温结构胶黏剂的主体树脂。     

炔基腰果酚的制备、表征及其聚合物的非等温固化动力学

以3-溴丙炔、腰果酚为原料,利用相转移催化反应合成了炔基化腰果酚树脂,并用FT-IR、1H NMR对炔基化腰果酚的化学结构进行了表征,结果表明在相转移催化剂存在条件下,3-溴丙炔和腰果酚通过Williamson成醚反应成功制备了目标产物。用TG研究固化后的炔基化腰果酚树脂热稳定性能,结果表明,固化后树脂的起始降解温度为419℃,800℃时的残炭率为14%,说明其具有很好的耐热性能。根据DSC曲线,用Kissinger和Flynn-Wall-Ozawa分别计算了热固化反应活化能,分别为143.46 kJ·mol-1和145.15 kJ·mol-1,热固化反应级数都接近1,因此说明这两种模式很适合这种体系。     

含硅芳炔树脂的热性能和玻璃化转变温度研究

采用热失重分析、差热分析和动态力学分析等方法对含硅芳炔树脂(PSA-1)和改性含硅芳炔树脂(PSA-1B)进行了氮气氛下的800℃热失重率、空气氛下的热失重达到5%时的温度(Td5)和玻璃化转变温度(Tg)等性能的表征研究。研究结果表明,PSA-1和PSA-1B氮气氛下的800℃热失重率分别为9.23%和12.16%,空气氛下的Td5分别为542.5℃和537.5℃。分析认为,上述两种含硅芳炔树脂的高温耐热性能优异,其中PSA-1的高温热性能略优于改性含硅芳炔树脂(PSA-1B),两者均可作为高温耐烧蚀复合材料树脂基体使用。同时,PSA-1和PSA-1B的玻璃化转变温度均高于500℃,分析认为,上述两种含硅芳炔树脂具有良好的工艺性能和优良环保性。     

烯基聚醚含能黏合剂的合成与固化

以三羟甲基丙烷为引发剂、三氟化硼·乙醚络合物为催化剂、3-硝酸酯甲基-3-甲基氧杂环丁烷(NIMMO)为单体,制备了三官能度的聚NIMMO(T-PNIMMO),随后在其端基共聚烯丙基缩水甘油醚(AGE),合成了烯基聚醚含能黏合剂(AGE-T-PNIMMO)。采用FTIR和NMR对产物进行了表征,并以四甲基对苯二腈氧化物(TTNO)为固化剂固化合成的烯基聚醚含能黏合剂制备出弹性体,考察了弹性体的力学和热性能。结果表明:该黏合剂具有低黏度(20℃黏度为8.93 Pa·s)、较低的玻璃化转变温度(-57.4℃)及可室温固化的特点;R(固化剂TTNO的腈氧基团与AGE-T-PNIMMO双键的物质的量之比,下同)=1.0时,得到的弹性体拉伸强度最高可达0.80 MPa,分解峰峰温为202℃。     

三炔丙基异氰尿酸酯的合成、表征及其非等温固化动力学

以3-溴丙炔、异氰尿酸为原料,利用相转移催化剂合成了三炔丙基异氰尿酸酯(TPIC),并用FT-IR、¹H NMR对其结构进行了表征。用TGA表征了热固化后的TPIC的热性能。结果表明：热固化后的树脂在375℃开始分解,800℃的残炭率达75%。根据DSC曲线,TPIC的熔点为167℃左右,并用Kissinger、Flynn-Wall-Ozawa和Friedman-Reich-Levi法分别计算了热固化反应活化能,它们分别为46.81、48.70和40.92 kJ·mol^-1,热固化反应级数都接近1,并探讨了固化反应过程与机理。通过对比分析表明,这3种方法均适用于TPIC体系。     

炔基腰果酚的制备、表征及其聚合物的非等温固化动力学

以3-溴丙炔、腰果酚为原料,利用相转移催化反应合成了炔基化腰果酚树脂,并用FT-IR、¹H NMR对炔基化腰果酚的化学结构进行了表征,结果表明在相转移催化剂存在条件下,3-溴丙炔和腰果酚通过Williamson成醚反应成功制备了目标产物。用TG研究固化后的炔基化腰果酚树脂热稳定性能,结果表明,固化后树脂的起始降解温度为419℃,800℃时的残炭率为14%,说明其具有很好的耐热性能。根据DSC曲线,用Kissinger和Flynn-Wall-Ozawa分别计算了热固化反应活化能,分别为143.46 kJ·mol^-1和145.15 kJ·mol^-1,热固化反应级数都接近1,因此说明这两种模式很适合这种体系。