苯胺型苯并噁嗪樹脂的制備及性能研究.pdf

1、埃洛石是一種新型的天然納米材料，多壁管狀結(jié)構(gòu)，由鋁氧四面體和硅氧八面體組成。與常見的碳納米管相比，埃洛石納米管價(jià)格便宜，來源廣泛，表面和層間均含有活潑羥基，易于改性。本文采用苯胺、多聚甲醛和腰果酚合成苯胺型苯并噁嗪，并以埃洛石納米管對其進(jìn)行改性，以期得到具有優(yōu)異力學(xué)性能及耐熱性的苯并噁嗪-埃洛石納米管復(fù)合材料。
　　首先，論文以苯胺、多聚甲醛和腰果酚為原料合成了苯胺型苯并噁嗪單體（BOZ），并用紅外光譜表征其結(jié)構(gòu)。該 BOZ的粘度

2、小，性質(zhì)穩(wěn)定，有利于改性埃洛石的分散。通過單因素實(shí)驗(yàn)探究了溶劑極性、原料反應(yīng)摩爾比、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度對BOZ單體收率的影響，確定了合成苯胺型苯并噁嗪單體的優(yōu)化條件。優(yōu)化條件為：溶劑為甲苯，摩爾比n（苯胺）：n（腰果酚）：n(多聚甲醛）=1:1:2.5，反應(yīng)溫度95℃，反應(yīng)時(shí)間5h。在該反應(yīng)條件下，單體BOZ的收率可達(dá)90.5％。
　　而后，由于埃洛石納米管表面能較高，易于團(tuán)聚，因此在使用前首先要對其進(jìn)行改性，增強(qiáng)相互間的界面結(jié)合

3、力，提高埃洛石和聚合物的生物相容性，使其能夠均勻地分散在基體中。本文利用硅烷偶聯(lián)劑3-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）對埃洛石納米管進(jìn)行改性，得到了改性埃洛石（mHNTs），并利用紅外光譜和熱重分析對改性后的埃落石進(jìn)行表征。紅外分析結(jié)果表明，KH550成功地接枝在埃洛石上；熱重表征表明原埃洛石的質(zhì)量殘留率為86.6%，失重量為13.4%；加入硅烷偶聯(lián)劑KH550后，mHNTs的質(zhì)量殘留率為80.6%，失重量為19.4%；由此判斷KH55

4、0在埃洛石上的接枝率為6%。
　　向合成的苯胺型苯并噁嗪中分別加入不同質(zhì)量的改性埃洛石，制備了改性埃洛石質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0%(1-BOZ)、1.7%(2-BOZ)、5%(3-BOZ)、7%(4-BOZ)、10%(5-BOZ)的5種復(fù)合體系，固化得到0%(1-PBOZ)、1.7%(2-PBOZ)、5%(3-PBOZ)、7%(4-PBOZ)、10%(5-PBOZ)5種體系的聚苯并噁嗪樹脂。對以上固化體系進(jìn)行TG、DSC和掃描電鏡分析。通過S

5、EM觀察斷面情況發(fā)現(xiàn)斷面均不存在氣泡，改性埃洛石均勻地分散在苯胺型苯并噁嗪單體中，埃洛石的添加有效地提高了材料的耐熱性，固化溫度也隨之降低。其中改性埃洛石的添加量為7%時(shí)，殘留率提高了8%，熱分解溫度升高了7℃，固化溫度降低了10.6℃。
　　采用非等溫DSC法研究了單體1-BOZ和4-BOZ( BOZ+7%mHNTs)的固化行為，結(jié)果表明：升溫速率β的大小與DSC的固化特征溫度有關(guān)，單體1-BOZ和4-BOZ( BOZ+7%mH

6、NTs)的初始固化溫度(Ti)、峰頂固化溫度(Tp)和終止固化溫度(Tf)隨著升溫速率β增大而升高。并且相同的升溫速率下，4-BOZ( BOZ+7%mHNTs)的初始固化溫度(Ti)、峰頂固化溫度(Tp)以及終止固化溫度(Tf)都比單體BOZ低。通過對單體1-BOZ和4-BOZ( BOZ+7%mHNTs)進(jìn)行固化動力學(xué)的研究，經(jīng)Kissinger方程計(jì)算可知單體1-BOZ和4-BOZ( BOZ+7%mHNTs)的表觀活化能E分別為：10