论文部分内容阅读
本文通过酚酮缩合法合成了2,7-二羟基-9,9-双-(4-羟苯基)芴(四酚芴),并以四酚芴为酚源,通过Mannich缩合反应,合成了芳香胺基和脂肪胺基四酚芴苯并噁嗪单体,利用红外谱图、核磁氢谱和碳谱对产物结构进行了表征,使用差式扫描量热仪(DSC)和显微熔点仪测得了单体的熔点,通过DSC、流变仪、热重分析仪(TGA)和动态热机械分析仪(DMA)对四酚芴苯并噁嗪的固化行为、热性能和动态热机械性能进行了研究。 以甲烷磺酸为主催化剂,β-巯基丙酸为助催化剂,通过酚酮缩合法合成了四酚芴单体,当苯酚与2,7-二羟基芴酮物质的量比为6:1,2,7-二羟基芴酮与甲烷磺酸的质量比为1:0.25,与β-巯基丙酸质量比为1:0.1,反应温度为60℃,反应时间1 h时,四酚芴的收率达到83%。以四酚芴为酚源,通过与多聚甲醛和伯胺(包括芳香族伯胺、脂肪族伯胺以及芳香族和脂肪族伯胺的混合物)进行Mannich缩合反应,得到一系列新型四酚芴基苯并噁嗪单体,收率为75%~90%。 四酚芴基苯并噁嗪呈现出较低的熔点(30~160℃)和黏度特性,具有较宽的加工窗口,其加工性能优于双官能度芴基苯并噁嗪。四酚芴基苯并噁嗪的固化过程遵循自催化开环固化机理,固化反应初期为动力学控制过程,而在反应后期则受扩散过程控制。Starink模型能很好地解释苯并噁嗪的开环固化机理。采用自催化模型对苯并噁嗪的固化过程进行了拟合,实验值与模型计算值相符。 四酚芴基聚苯并噁嗪显示出高的玻璃化转变温度(Tg)、热稳定性以及优良的机械性能。Tg和热稳定性随着苯环数量的增加而升高,随脂肪链的长度增加而下降。相比于相应的双官能度芴基聚苯并噁嗪,其 Tg和热稳定性均有大幅提升,苯胺基聚苯并噁嗪的Tg高达354.6℃,热分解5%的温度(T5)分别为370℃,800℃时的残炭率达到58.5%,;DMA测试结果显示,在这一系列四酚芴基聚苯并噁嗪中,50℃下的正丁胺基聚苯并噁嗪的储能模量最高,达到1962 MPa,而苯胺和正辛胺基聚苯并噁嗪的分别为912和1365 MPa。四酚芴基混合胺聚苯并噁嗪拥有较高的储能模量和优异的热性能,而且通过调整芳香胺和脂肪胺的用量比例,可有效实现聚苯并噁嗪性能的调控。