固化条件对苯并噁嗪树脂基材料力学性能的影响

苯并噁嗪树脂基复合材料具备耐高温,材料热稳定性高,固化后无组分溢出等特点,被广泛用于国产C919大型客机后机身后段等高温工作区域。采用热压罐固化工艺,评价了不同固化温度、固化压力、保温时间等固化工艺条件对苯并噁嗪树脂基复合材料力学性能的影响,以便选择最优的固化工艺条件,同时评价了该材料71℃的湿热老化性能。结果表明:固化温度对材料的压缩、层间剪切强度影响较小;随着固化压力的降低,材料的压缩强度和层间剪切强度略有降低;随着保温时间的延长,压缩强度略有增加,压缩模量略有下降,层间剪切强度变化较小;相比干态层间剪切强度,71℃湿热老化条件下的层间剪切强度下降幅度在7%以内,该材料在抗湿热老化性能方面表现优异。

苯并噁嗪与木质素磺酸钠协同阻燃聚酯复合材料的性能分析

为提高聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的阻燃性能,以苯并噁嗪(BOZ)和木质素磺酸钠(SLS)为改性材料,制备了以PET为基体的聚酯复合材料。采用扫描电镜观察聚酯复合材料的表面形貌,通过热失重分析、差示扫描量热分析、极限氧指数(LOI)测试和垂直燃烧实验(UL-94)表征聚酯复合材料的热性能和阻燃性能,利用能量色散X射线光谱仪分析残炭情况,并使用电子万能试验机测试力学性能。结果表明:BOZ和SLS在PET基体中没有出现明显的团聚现象;当BOZ和SLS的质量比为1∶0.5、总添加量(质量分数)为10%时,聚酯复合材料的结晶度、熔融温度和残炭量相比纯PET均有所提高;聚酯复合材料的LOI值提高到了26.4%,UL-94等级达到了V-1等级,燃烧时的熔体滴落被有效抑制;残炭分析结果表明,聚酯复合材料的阻燃遵循凝聚相阻燃机理;聚酯复合材料的拉伸强度和断裂伸长率相比纯PET有所下降,但聚酯复合材料的杨氏模量相比纯PET有所提高。该研究可为聚酯复合材料的阻燃研究提供参考。

二胺型苯并噁嗪改性双酚A环氧树脂及其玻璃纤维复合材料性能研究

为了延长环氧树脂漆的适用期,提高其耐热性,使用苯并噁嗪树脂对其进行共混改性。以溶液共混方式制备了环氧树脂漆(EP)与苯并噁嗪树脂(BZ)的共混树脂体系(E/B-x),讨论了BZ的加入对共混树脂的黏度、流变特性、凝胶化活化能、固化行为、表面特性及玻布增强复合材料的耐热性、力学性能的影响。结果表明:BZ的加入使共混树脂的黏度明显降低,凝胶温度及凝胶活化能增加,迟滞了EP的固化反应,延长了其适用期;少量BZ的加入不会改变EP的玻璃化转变温度(Tg),当BZ加入量达到40份时,与EP复合材料相比,E/B-40复合材料的干态和湿态Tg分别提高了12.6%和11.7%;随BZ加入量的增加,复合材料的弯曲强度先下降后上升,E/B-40复合材料的弯曲强度和弯曲模量可达569 MPa和27.9 GPa,与EP复合材料相当。

新型聚苯并噁嗪树脂及其防腐复合材料的研究进展

本文首先对聚苯并噁嗪树脂(PBZ)的合成路线和反应机理进行了概述,并对比了溶剂法、无溶剂法和悬浮法制备PBZ的优缺点。然后介绍了金属防腐的必要性和紧迫性以及PBZ的性能及在耐腐防腐领域的应用,并指出存在的不足。最后对PBZ及耐腐蚀PBZ复合材料的国内外研究进展进行了详细概述,从不同的分子结构设计、共混共聚改性以及添加功能纳米填料等策略分析了PBZ树脂及其复合材料的耐腐蚀性能及机理,以期对PBZ树脂及其耐腐蚀复合材料的发展与应用前景作出展望。本文能为从事高性能聚苯并噁嗪树脂及其复合材料的研究和开发提供有价值的借鉴。

取代基对氰基官能化苯并噁嗪树脂固化反应及热稳定性的影响

基于含不同取代基的酚与间氨基苯甲腈合成了3种含氰基苯并噁嗪单体(PH-bn、mPHbn、aPH-bn),并固化得到苯并噁嗪树脂(poly(PH-bn)、poly(mPH-bn)、poly(aPH-bn))。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(^(1)H-NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)对苯并噁嗪单体的结构与组成进行了表征,通过差示扫描量热分析(DSC)比较了取代基对固化行为的影响,并进一步探讨了固化反应机理。此外,采用热重分析(TGA)和热重分析-红外联用(TGA-FTIR)研究了3种固化物的热稳定性和热解机理。结果表明:噁嗪环与部分氰基在固化过程中同时发生交联反应。给电性甲基的存在使得体系的固化反应峰值温度增加、热稳定性降低;而吸电性醛基使得体系的固化反应峰值温度降低,同时醛基的交联反应使体系的热稳定性显著增加。poly(aPH-bn)的5%失重温度为380℃,800℃时N_(2)气氛下残炭率高达67.3%。

香草醛基苯并噁嗪树脂的绿色合成及性能

为探索六元环及其数量对苯并噁嗪树脂阻燃性和热性能的影响,通过绿色溶剂合成了香兰素-甘氨酸钠型苯并噁嗪单体(XG-BOZ,不含六元环)、香兰素-烟酰胺型苯并噁嗪单体(XY-BOZ,单六元环)、香兰素-二氨基二苯基甲烷型苯并噁嗪单体的合成(XD-BOZ,2个六元环)和香兰素-三聚氰胺型苯并噁嗪单体(XS-BOZ,3个六元环)。热分析和燃烧性能测试表明,XY-BOZ的热性能和阻燃性优于XG-BOZ、XD-BOZ和XS-BOZ。XY-BOZ在氮气下的700℃时残炭率为60.9%,其热释放速率峰值为64.6 W/g,热释放总量为6.8 kJ/g,理论极限氧指数(LOI)为41.8%。测试了XY-BOZ和XG-BOZ在不同加热速率的热分解行为,通过热降解动力学计算法(Flynn-Wall-Ozawa法)计算出在质量转化率为5%时,单六元环的XY-BOZ的降解反应的表观活化能(E_(a)为140 kJ/mol),无六元环的XG-BOZ的E_(a)为50.7 kJ/mol,比单六元环XY-BOZ的E_(a)低了63.8%。

含磷苯并噁嗪UV-LED固化防火涂层

为了获得低吸水率的防火涂层,合成了含磷苯并噁嗪,并将其用于制备环氧丙烯酸酯涂料,以LED-385 nm为光源对涂料进行光固化,研究了涂层的防火性能、附着力、铅笔硬度、耐酸碱性和耐水性。为了降低防火涂层中含磷元素的用量,同时保持涂层的防火性能,在上述体系中引入了盐酸多巴胺,并在此基础上探索了磷氮协同作用对涂层性能的影响。结果表明:2种含磷苯并噁嗪衍生物(DPOBH和DOPOBH)中,DPOBH对涂层防火性能、附着力和硬度的提升作用优于DOPOBH。添加3.7%DPOBH的涂层(EA/DPOBH3.7)的UL-94为V-0等级,硬度为B,附着力为1级,酸质量损失率仅为0.40%,碱质量损失率为2.13%,吸水率仅为0.82%。添加0.5%盐酸多巴胺所得涂层(EA/DPOBH3.5-N0.5)的UL-94为V-0等级,硬度为2H,附着力为1级,耐酸碱性提升。综上可知,在含磷苯并噁嗪环氧丙烯酸酯光固化涂层中磷氮协同作用可有效提升环氧丙烯酸酯涂层的防火性能和耐酸碱性能,降低吸水率。

硅氧烷改性苯并噁嗪研究进展

苯并噁嗪树脂因其优异的性能得到广泛关注,但同时存在固化温度较高、固化时间较长、脆性大等问题研究人员对此进行了一系列改性研究。硅氧烷具有柔韧性好、表面张力低等特点,利用硅氧烷改性苯并噁嗪已成为相关研究的热点方向。本文主要简述了近年来硅氧烷改性苯并噁嗪的合成、性能及应用的新进展,并对其新研究方向进行了展望。

热历史对二氨基二苯甲烷型苯并恶嗪热性能的影响

苯并恶嗪树脂是具有独特化学结构和优异性能的类酚醛热固性材料,在不同特殊场景具有很大发展和应用潜力。设定3种不同温度和时间模式的热处理工艺参数以获得不同热历史,用高温烘箱对含质量分数1%固化剂的4,4′-二氨基二苯甲烷型苯并恶嗪(MDA-BZ)和无固化剂MDA-BZ对比物进行同批次处理,分别比较同类型不同热历史和相同热历史不同类型固化物试样的热性能,达成方案以优化复合材料基体用MDA-BZ的固化工艺参数。用综合热分析仪在相同测试条件下测试不同试样的热性能。结果表明,热历史中温度增加和时间延长使无固化剂MDA-BZ的固化反应峰温升高,聚苯并恶嗪在600℃质量损失率增加,热稳定性降低。温度增加和时间延长对含质量分数1%固化剂MDA-BZ产生不同影响,发现质量分数1%固化剂在185℃(1 h)+205℃(1 h)处理条件下可促进MDA-BZ的开环固化反应,使失重起始温度提高,600℃质量损失率降低,热稳定性提高。加入质量分数1%固化剂与未加入固化剂的MDA-BZ具有不同降解机制。优选出MDA-BZ用于复合材料基体的固化工艺方案,即加入质量分数1%固化剂和185℃(1 h)+205℃(1 h)两段处理的组合工艺。

适用于RTM工艺的环氧改性苯并噁嗪树脂的性能研究

复合材料行业的发展需要开发具有良好工艺特性和高耐湿热性的RTM专用树脂基体。本文使用E6110、AFG90、AG80三种高耐热环氧树脂,分别对二胺型苯并噁嗪(DC-BOZ)进行共混改性,对比研究了共混树脂体系的黏度特性、凝胶化反应、固化行为、聚合反应及固化物的耐热性、耐湿热性和热稳定性。结果表明,环氧树脂的加入降低了苯并噁嗪的黏度,延长了适用期,其中,DC/E6110在100℃下10 h后的黏度仅为333 mPa·s,满足RTM工艺要求。环氧树脂的加入会影响体系的凝胶化时间,使固化峰值温度略有增加。环氧树脂可以与苯并噁嗪发生共聚交联反应,从而增加共聚体系的交联密度,致使改性树脂体系的耐热性、耐湿热性和热稳定性均明显增加。其中,DC/E6110的玻璃化转变温度(Tg)提升至209℃,相较改性前增加了44℃。此外,各体系的湿态Tg相比干态Tg均出现不同程度的降低,但DC/E6110的湿态Tg仍能达到189℃。本文开发的低黏度、耐湿热树脂基体可用于RTM工艺制备大型复合材料制件。

苯并噁嗪基有机硅粘接剂的催化固化研究

苯并噁嗪作为一种性能优异的热固性树脂在航空航天、电子电气等领域具有广泛的应用,但它也表现出固化温度高、可加工性差、脆性大等缺点。有机硅化合物以其优异的韧性和低表面张力等特点引起了研究者们的关注,较低的表面张力使其更容易在材料上铺展。基于此,本文对苯并噁嗪基有机硅粘接剂进行研究,通过使用不同比例的有机酸(如对甲苯磺酸、冰醋酸、磷酸)或有机碱(如苯胺、乙醇胺、2-甲基-1,5-戊二胺)进行催化,研究不同催化剂催化下粘接剂在铁片或特种板上的粘接强度对比。研究结果表明:对甲苯磺酸或磷酸催化固化铁片粘接时,分别在120℃或100℃固化工艺下达到了比本体更好的催化效果,分别为4.68和4.32 MPa。有机碱类催化剂催化固化铁片或特种板粘接时,2-甲基-1,5-戊二胺被证明是最优催化剂;当m(2-甲基-1,5-戊二胺)∶m(粘接剂)质量比分别为1∶9或1∶18时,在铁片或特种板上都达到了更好的粘接效果,这印证了该催化剂有较好的催化效果。使用2-甲基-1,5-戊二胺可以有效降低开环固化温度,同时提高粘接强度(120℃下达到9.92 MPa),这为实现苯并噁嗪基有机硅粘接剂的低温固化提供了有效思路。

环氧树脂/苯并噁嗪共聚物的固化行为及其耐热性

为了探索环氧树脂/苯并噁嗪的固化行为及其共聚物的性能,本文以双酚A型环氧树脂(E51)为基体,双酚A型苯并噁嗪(BA-mt)为改性剂,以4,4-二氨基二苯砜(DDS)为固化剂,制备了苯并噁嗪/环氧树脂共聚物(EDBx,x代表苯并噁嗪的质量分数)。本文研究了环氧/苯并噁嗪体系的流变特性、固化行为、固化物的断面形貌以及其碳纤维复合材料在高温下的力学性能。结果表明,BA-mt能够促进共混树脂体系的固化,从而缩短凝胶时间;当BA-mt质量分数为20%时,EDB20固化后在N_(2)氛围下800℃的残炭率可达24.6%。此外,EDB20固化物的T_(g)值由纯E51/DDS的180℃提高至190℃。当BA-mt质量分数为40%时,EDB40拉伸强度为74.4 MPa,与E51/DDS相近。另外,EDB20在180℃下的弯曲强度和弯曲模量分别比E51/DDS高出50%和97.8%,这表明经BA-mt改性后的树脂基复合材料具有良好的高温力学性能。

催化邻羟基苯基取代对亚甲基醌与酮亚胺环加成反应合成二氢-1,3-苯并噁嗪化合物

发展了邻羟基苯基取代对亚甲基醌与酮亚胺在磷酸催化体系中的[4+2]环加成反应,以高产率和优良的非对映选择性得到了一系列二氢-1,3-苯并噁嗪化合物.当向反应体系加入催化量的B(C_(6)F_(5))_(3)时,产物的产率得到保持且发生非对映选择性翻转.

间位取代苯并噁嗪树脂的聚合行为和性能研究

苯并噁嗪树脂的聚合行为和性能与其分子结构密切相关。目前已有研究主要集中于对位取代基对苯并噁嗪树脂聚合行为和性能的影响,而关于间位取代苯并噁嗪树脂的研究较少。为了进一步探究苯并噁嗪树脂的结构-性能关系,本文分别以间位取代苯胺和间位取代苯酚为原料,制备了双官能苯并噁嗪树脂。利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)表征了其分子结构,通过差示扫描量热分析(DSC)和动态热机械分析(DMA)分别研究了不同结构苯并噁嗪树脂的聚合行为、热机械性能和热稳定性。研究结果表明:(1)分别由间位取代苯胺和间位取代苯酚成功合成了间位取代苯并噁嗪。(2)对于间位取代苯胺型苯并噁嗪,间位取代基的引入使苯并噁嗪的聚合温度降低;对于间位取代苯酚型苯并噁嗪,给电子的甲基取代基使苯并噁嗪的聚合温度明显升高,而吸电子的甲氧基和氯取代基使聚合温度明显降低,尤其是取代基为甲氧基时聚合温度最低。(3)间位取代基对于苯并噁嗪树脂的热机械性能的影响较为复杂。苯酚间位引入吸电子取代基使聚苯并噁嗪的热稳定性降低,芳香二胺型聚苯并噁嗪比二酚型聚苯并噁嗪具有更好的热稳定性。

含马来酰亚胺苯并噁嗪的制备及其热性能研究

以4-马来酰亚胺基苯酚(4-HPMI)、2,2'-双[4-(4-氨基苯氧基苯基)]丙烷(BAPP)和多聚甲醛为原料,合成了含马来酰亚胺苯并噁嗪(NHPMI-bapp)。采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和核磁共振(NMR)对单体的化学结构进行了表征,进一步采用差示扫描量热仪(DSC)表征了单体的聚合反应行为。与传统型的苯酚-二苯甲烷二胺型苯并噁嗪进行对比,结果表明马来酰亚胺基团的引入降低了能量势垒,使固化反应能够在更低温度下进行。采用热重分析仪(TGA)和动态热机械分析仪(DMA)对马来酰亚胺型苯并噁嗪聚合物进行热性能表征。结果表明,NHPMI-bapp具有较好的耐热性和热稳定性,5%和10%热失重温度分别为343℃和398℃,且在800℃时其残碳率高达47.6%,储能模量为2478 MPa,玻璃化转变温度为336℃。

面向高频通信应用的苯并噁嗪树脂的结构设计与聚合反应优化研究

通信技术向高频、高速、大容量方向发展,迫切需要覆铜板的基体树脂在高频下具有低介电常数和低介电损耗。近年来,主链型苯并噁嗪引起广泛关注,尤其主链封端型苯并噁嗪树脂不仅保留主链型苯并噁嗪树脂较好的机械和热性能,还使加工性和介电性能得到提高。然而,主链封端型苯并噁嗪树脂的化学结构、聚合反应及其高频介电性能尚没有优化。本文基于分子结构设计,在合成原料二元酚、二元胺和封端剂一元酚上分别引入取代基,以降低嗯嗪环的浓度。再探讨苯并噁嗪树脂在不同固化反应条件下所形成的网络结构和氢键作用对介电性能的影响。基于优化的分子结构和氢键作用,主链封端型苯并噁嗪树脂在10 GHz下具有低介电常数(2.23)和超低介电损耗(0.0034)。因此,本研究基于化学结构设计和聚合反应的优化策略,制备出高频低介电性苯并嗪树脂,其具有在高频通信领域应用的潜力,同时本研究也对其它低介电树脂的研究具有启发作用。

苯并噁嗪树脂烧蚀性能的初步研究

对苯并嗪树脂作为烧蚀树脂的应用进行了研究。采用TGA对四种中间体固化树脂的成碳率进行了测量 ,表明含有多个嗪环的PBOZ中间体和含有两嗪环的MDABOZ固化树脂和DRBOZ固化树脂成碳率较高 ,达到 60 %以上 ,而含有一个嗪环的SRBOZ固化树脂的成碳率相对较低。在以SRBOZ中间体为主体的树脂体系中引入MDABOZ中间体、DRBOZ中间体和APPFBOZ中间体后树脂体系的粘度较低而其固化产物的交联密度明显提高 ,成碳率达到 60 %以上。小发动机烧蚀试验表明PBOZ固化树脂的耐烧蚀性能较好 ,能够作为烧蚀树脂 ;

二烯丙基二苯并噁嗪中间体的结构与固化行为

苯并嗪化合物是以酚类化合物、胺类化合物和甲醛为原料合成的六元杂环．在适当条件下能发生开环聚合反应，生成类似于酚醛树脂结构的材料，固化过程无低分子挥发成份放出，因而作为酚醛树脂高性能化的新途径，日益受到人们的重视并得到了应用［１～３］．苯并嗪化合物...

苯并噁嗪树脂流变特性及工艺窗口预报研究

苯并噁嗪树脂是一种适宜RTM工艺的新型耐烧蚀开环聚合酚醛树脂,本工作对该树脂的流变特性进行研究。在粘度实验和DSC热分析实验的基础上,依据双阿累尼乌斯方程建立了与实验数据较为吻合的化学流变模型。模型可揭示树脂在不同工艺条件下的粘度变化规律,定量预报树脂的低粘度平台工艺窗口,为该树脂RTM工艺窗口的确定以及RTM工艺参数优化提供了的科学依据。

酚酞乙二胺型苯并噁嗪树脂的合成、表征及非等温固化动力学分析

以酚酞、乙二胺、多聚甲醛为原料,合成了线形酚酞乙二胺型苯并噁嗪树脂,并利用FI-IR、1H-NMR、13C-NMR和TG表征了其结构和热稳定性。结果表明,固化树脂在325℃开始分解,800℃的残炭率达到58%,表明该树脂具有很好的耐热性能。根据DSC曲线,利用Kissinger、Ozawa法计算得到该固化反应活化能分别为49.29、50.96 kJ/mol,反应级数都非常接近1,并对固化过程进行了动力学分析。