苯并噁嗪化合物的合成及固化

以甲醛,苯胺,苯酚为原料合成苯并口恶嗪.研究了加料次序、催化剂的选择、反应时间及各种固化因素.最后制得红棕色无定型态的固状物———苯并口恶嗪聚合物,其分子量为5.495X105.     

二胺型苯并噁嗪化合物的合成、结构表征与热性能分析

以三种酚类化合物、4,4’－二氨基二苯砜和甲醛为原料,以二氧六环为溶剂制备了化学结构不同的噁嗪化合物,分别为3,3’－二苯砜-双（3,4＋二氢-2H-1,3-萘并噁嗪）、3,3,-二苯砜-双（3,4-二氢-2H-1,3-苯并噁嗪）、3,3’-二苯砜-双（6-苯基-3,4-二氢-2H-1,3-苯并噁嗪）。并用^1HNMR、FTIR方法确定了其化学结构。采用示差扫描量热分析（DSC）对噁嗪化合物的热行为和性能进行了分析。结果表明,不同化学结构的噁嗪化合物固化产物的热性能不同,3,3’-二苯砜-双（3,4-二氢-2H-1,3-苯并噁嗪）的固化产物具有相对较高的Tg,为212．10℃。     

基于聚苯并噁嗪/氮化硼三维骨架的导热环氧树脂复合材料的制备与性能

针对导热复合材料中填料含量过多会导致力学等性能下降以及三维导热骨架中黏合剂与树脂基体相容性差的问题,本文采用牺牲盐模板法,制备了基于聚苯并噁嗪/氮化硼(PPH-ddm/BN)三维导热骨架,进一步与环氧树脂(epoxy, EP)复合,得到了环氧树脂/聚苯并噁嗪/氮化硼(EP/PPH-ddm/BN)复合材料。当BN质量分数为19%时,复合材料的导热系数为1.01 W·m^-1·K^-1,比纯环氧树脂提高了381%。归因于三维导热网络的形成以及聚苯并噁嗪和环氧树脂间良好的相容性,降低了氮化硼与树脂基体的界面热阻。骨架碳化后,环氧树脂/碳/氮化硼(EP/C/BN)复合材料的导热系数最高可达1.38 W·m^-1·K^-1,比纯环氧树脂提高了557%,为目前相同BN含量下聚合物基复合材料的最高值。复合材料的硬度与弯曲强度随BN含量增加而提高,相关研究为发展填料含量较低的热管理材料提供了新思路。     

环氧树脂体系固化反应动力学特征

采用非等温差式扫描量热方法(DSC)对双酚A型环氧树脂(E-51)与日本TAF环氧沥青(J-2)固化剂的固化反应动力学特征进行了研究.根据不同升温速率下环氧树脂体系固化反应的DSC曲线特征,通过n级自催化反应模型,求解出固化反应动力学参数,进而得到其固化反应动力学方程,探讨其固化反应机理.试验结果表明,通过固化反应动力学模型所得到的曲线与试验得到的DSC曲线吻合较好,所确立的模型在5～25 K/min的升温速率下能较好地描述环氧树脂体系固化反应过程,为研究环氧沥青固化机理提供理论基础,有利于制定和完善环氧沥青合理的固化工艺.     

双酚A型苯并噁嗪树脂/蒙脱土纳米复合材料的制备与表征

为解决苯并噁嗪树脂(BZ)固化温度高和固化后韧性差的问题,首先制备了苯并噁嗪叔铵盐(Bz盐),并通过阳离子交换反应对蒙脱土(Na-MMT)进行改性,得到Bz盐改性蒙脱土(Bz-MMT);其次,将Bz-MMT与BZ共混,通过除泡和加热固化,制备了苯并噁嗪树脂/蒙脱土纳米复合材料(PBZ/Bz-MMT);最后,采用X射线衍射(XRD)、差示扫描量热法(DSC)和热重分析(TGA)等对Bz-MMT、BZ和MMT的混合物以及固化后的PBZ/Bz-MMT纳米复合材料进行分析,分别考察了Bz盐的用量对Bz-MMT层间距和热稳定性的影响、Bz-MMT对BZ的固化温度以及对PBZ/Bz-MMT热稳定性和力学性能的影响.结果表明:随着Bz盐用量的增加,Bz-MMT的层间距基本不变、有机含量提高、起始热分解温度降低;采用Bz-MMT改性BZ,不仅可以降低BZ的起始固化温度,而且能有效地提高PBZ/Bz-MMT的"残炭率"、拉伸强度和冲击强度.     

铟促进的3-芳基-2H-1,4-苯并噁嗪衍生物的合成

在室温下,以铟/醋酸体系,甲醇作溶剂,由2-（2-硝基苯氧基）-1-苯乙酮衍生物还原环化合成了12种3-芳基-2H-1,4-苯并噁嗪衍生物,产率为51%-89%.产物结构经GCMS、IR、1H-NMR和13C-NMR进行了表征.     

聚醚胺/环氧树脂固化体系的动力学研究及性能

以聚醚胺类化合物作为环氧树脂的固化剂,得到的固化体系相对脂肪胺及简单二胺为固化剂的固化体系具有良好的弯曲强度和抗冲击性能。并采用DSC测试方法研究了环氧树脂与聚醚胺的固化进程动力学参数,由Kissinger方程得出固化反应的活化能E为51.91kJ/mol,频率因子A为3.214×106 s-1,由Crane方程得出固化反应级数n=0.887 9,并得到固化反应的动力学方程,-dα/dt=k（1-α）0.887 9,其中k=3.214×106exp（-6 243.7/T）。     

6-甲氧基-2-苯并噁唑酮合成工艺

改进了以3-甲氧基苯酚为起始原料,通过硝化、还原和环合反应得到6-甲氧基-2-苯并噁唑酮的合成方法.以水合肼作为还原剂,反应时间短且后处理容易;利用氮气保护,以尿素作为甲酰化试剂可以顺利得到产物,即降低了生产成本,又保证了产物的纯度.     

苯并噁唑酮类衍生物的合成

以2-氨基-4-氯苯酚(1)为原料,与脲环合生成5-氯-2-苯并噁唑酮(2),然后在噁唑酮环上经Mannich反应引入芳基氨甲基,合成了6个苯并噁唑酮类衍生物,其中5个未见文献报道;所有目标化合物均经元素分析、质谱和核磁共振光谱确证了其结构.     

苯并噁嗪树脂插层蛭石纳米复合材料的制备与表征

分析了蛭石精矿和膨胀蛭石的组成和结构，用十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）进行了有机化处理，再通过熔融或溶液混合插层苯并恶嗪树脂制备了苯并恶嗪树脂插层蛭石纳米复合材料，并采用蒙脱土进行了对照实验。结果表明：蛭石业矿是由蛭石、水金云母及金云母所组成。有机化处理使蛭石晶层的d001由1．46nm增加到2．67nm，并出现二级衍射峰d002=1.34nm。苯并恶嗪树脂插层后，蛭石层间距进一步增大，插层效果优于蒙脱土，而水金云母层间距没有变化；复合物固化后，有机化蛭石和水金云母的特征峰都消失了，表明形成了苯并恶嗪／蛭石纳米复合材料。     

三氧化二铝对环氧树脂固化动力学及 热降解动力学的影响

采用热分析法研究了高含量Al₂O₃填料对环氧树脂（E51）/二氨基二苯甲烷（DDM）体系的固化表观活化能、热降解动力学和性能的影响.非等温差式扫描量热法（DSC）固化动力学研究表明,加入Al₂O₃体系的反应活化能由51.49 kJ/mol降低至48.12 kJ/mol;用n级非等温动力学法分析获得了固化反应的动力学参数.利用热重分析研究了环氧固化物体系的热降解动力学,用FWO方法计算固化物降解活化能结果表明,Al₂O₃粉体对E51/DDM体系初始分解活化能影响不大,当降解率达到30%时,Al₂O₃粉体对E51/DDM体系分解有明显的抑制作用.热重红外联用测试结果表明,甲烷、羰基化合物、胺和双酚A是E51/DDM热分解过程中的主要产物,Al₂O₃粉体能提高E51/DDM体系的热稳定性.动态热机械研究表明,Al₂O₃的加入增大了环氧树脂固化产物的储能模量.DSC测试结果表明,Al₂O₃加入后,体系的玻璃化转变温度由114.16℃提高到121.51℃.     

氧化锌/环氧树脂基透明纳米复合材料固化动力学研究

利用动态差示扫描量热法（DSC）研究了氧化锌/环氧树脂（ZnO/EP）体系的固化过程,考察了ZnO纳米颗粒对环氧树脂固化反应动力学的影响。采用Kissinger法、Flynn-Wall-Ozawa法和Crane公式计算了体系的反应活化能、频率因子及反应级数等固化反应参数。结果表明：ZnO纳米颗粒的加入使环氧树脂的理论凝胶温度降低而理论固化温度升高;同时,降低了固化反应活化能,降低程度随固化反应过程的深入逐渐减小;另外,固化反应的反应级数基本不变。这说明纳米ZnO的加入对固化反应有一定的促进作用,但不改变环氧树脂固化反应机理。     

含氟苯胺树脂的合成及其用于环氧树脂固化研究

通过邻三氟甲基苯胺与甲醛缩合，合成了一系列不同胺值的含氟苯胺树脂。将含氟苯胺树脂作为环氧树脂的固化剂，组成含氟环氧树脂体系。通过ＤＳＣ分析，确定了体系的固体条件，测定了含氟树脂体系的表面疏水角、介电损耗及干湿态的体积电阻。结果表明，所合成的含氟环氧体系，具有优良的表面疏水性及湿态电性能，已成功用于防雨防潮绝缘工具     

4,4’-二氨基二苯砜固化环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料反应动力学的研究

选择4,4’-二氨基二苯砜（DDS）作为固化剂,采用非等温DSC法研究了双酚A缩水甘油醚型环氧树脂（E-51）/有机蒙脱土（MMT）纳米复合材料的固化反应动力学,根据Kissinger方程计算出该反应的表观活化能（ΔE）为59.91 kJ/mol,基于Crane方程计算得到该反应的反应级数为0.89,表明该反应为一复杂反应,根据固化反应动力学测试结果确定了E-51/DDS/MMT体系固化成型工艺.     

硼胺络合物／环氧树脂体系的固化反应

应用ＤＳＣ和ＩＲ分析技术，研究了含有恶硼杂环的硼胺络合物与环氧树脂体系的固化反应机理和固化反应动力学。结果表明，固化反应主要是硼胺络合物与体系中羟基化合物形成含氢质子的配位络合物，然后由此引发体系的环氧基进行的阳离子开环聚醚反应，整个固化反应过程遵循一级动力学方程。     

环氧树脂模具材料配制与固化工艺的试验

为了获得力学性能和热性能均较佳的环氧树脂模具材料,采用4个因素3个水平的正交试验研究了固化剂用量、填料用量、固化温度和固化时间等工艺参数对环氧树脂模具材料抗压强度、抗弯强度、抗冲击强度和负荷变形温度的影响.试验结果表明:影响环氧树脂模具材料性能的因素依次为固化温度、填料用量、固化时间和固化剂用量.当环氧树脂、固化剂、填料三者用量的质量比为100∶85∶150,固化工艺为165 ℃×2 h,环氧树脂模具材料的性能最优.     

双马来酰亚胺与环氧改性氰酸酯固化工艺研究

研究了双酚A型二氰酸酯树脂（BCE）与双马来酰亚胺树脂（BMI）、环氧树脂（EP）的共聚反应；通过差示扫描量热法（DSC）对其性能进行了研究和表征。实验发现，BMI与BCE的反应性不如EP与BCE的反应性好，故采用先使BMI与BCE反应，然后再加入EP的方法得到了较为良好的树脂浇铸体样品。用FTIR对树脂的固化进行跟踪分析。研究结果表明，体系的固化反应中包含BMI自聚合反应、BCE自聚合反应、BCE与BMI共聚反应、BCE与EP共聚反应等。     

含硅环氧树脂的制备及其固化动力学研究

采用二苯基硅二醇与邻甲酚醛环氧树脂在SnCl₂ 催化作用下合成了含硅环氧树脂(CNE - Si),并用FT - IR、1 H - NMR对产物进行了结构表征,采用 TGA分析了含硅环氧树脂的热稳定性。结果表明,- Si -基团的引入大大提高了环氧树脂的热稳定性。采用非等温 DSC方法探讨了含硅环氧树脂的固化反应过程,用T -矱外推法确定了含硅环氧树脂在线性酚醛树脂固化剂作用下的固化工艺参数,即：起始固化温度为 110℃,最快的固化反应温度为125℃,后固化温度在170℃附近。用Kissinger和Ozawa法进行了动力学研究,得到了其固化反应活化能、反应级数等动力学参数,为含硅环氧树脂的应用提供了基础数据。     

ATPU/环氧树脂固化物热稳定性的研究

采用热重法(TG-DTG)研究了2种含有柔性链和刚性结构单元的端胺基聚氨酯(ATPU-2和ATPU-1.5)对环氧树脂E-44固化物热稳定性特点和热分解动力学的影响。结果表明,固化剂ATPU-2与E-44固化物的热分解温度高于ATPU-1.5/E-44体系的固化物,ATPU-2/E-44固化物的分解残余量也高于ATPU-1.5/E-44体系。表明ATPU-2/E-44体系具有更好的热稳定性。固化反应动力学研究表明ATPU-2/E-44固化物的分解反应活化能高于ATPU-1.5/E-44体系。     

玻璃钢缠绕气瓶用环氧树脂固化动力学研究

制备了以环氧树脂为基体,甲基六氢苯酐为固化剂,咪唑为促进剂的环氧树脂体系。采用非等温差示扫描法（DSC）研究了环氧树脂/甲基六氢苯酐体系的固化过程,得出了升温速率对固化体系DSC曲线的影响。引用Kissinger理论,确定了固化反应的动力学参数以及固化反应动力学模型。