基于分子設(shè)計(jì)的新型耐高溫聚苯腈樹脂的合成及性能研究.pdf

1、聚鄰苯二甲腈樹脂（polyphthalonitrile resin）簡(jiǎn)稱聚苯腈樹脂，是指以鄰苯二甲腈為單體，過渡金屬或胺類作為催化劑，通過腈基三鍵的打開然后腈基之間發(fā)生本體加成聚合反應(yīng)生成的一種聚合物。聚苯腈樹脂具有良好的加工性能，優(yōu)異的熱穩(wěn)定性及熱氧穩(wěn)定性（Td,5％>500℃），具有較高的儲(chǔ)能模量（E’>3GPa）和較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg>350℃），具有較低的吸濕性（吸水率<3%），是一種新型的高性能耐高溫?zé)峁绦詷渲?，有望作?/p>

2、結(jié)構(gòu)材料、涂料、膠黏劑應(yīng)用于航空航天、船舶工業(yè)、電子封裝、機(jī)械、化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域。
　　本課題主要以新型聚苯腈樹脂的合成及其性能研究為主。本課題首次將具有耐高溫的三嗪N-雜環(huán)結(jié)構(gòu)引入聚苯腈樹脂單體中，合成出兩種新型的以三嗪環(huán)結(jié)構(gòu)為中心的聚苯腈樹脂單體。通過傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）、核磁共振氫譜和碳譜（1H NMR、13C NMR）對(duì)兩種聚苯腈單體進(jìn)行表征。以4,4’-二氨基二苯基醚（ODA）為引發(fā)劑制備兩種含三嗪結(jié)構(gòu)的聚苯腈

3、樹脂。差示掃描量熱分析（DSC）測(cè)試表明，兩種樹脂均具有良好的加工性。熱失重分析（TGA）表明，兩種樹脂的起始分解溫度（Td,5%）均大于500℃，基于熱失重實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)兩樹脂進(jìn)行熱分解動(dòng)力學(xué)分析，計(jì)算出兩種樹脂的熱分解活化能（Ea）分別為205.6kJ/mol、152.3kJ/mol。常溫下兩種樹脂的儲(chǔ)能模量均大于3.5GPa，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）均大于350℃。對(duì)兩種樹脂進(jìn)行后固化實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，增加固化時(shí)間和升高固化溫度對(duì)樹脂的

4、性能有積極作用。
　　其次，首次合成出新型的含烷基中心-三酚型聚鄰苯二甲腈樹脂（TDPE），通過傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）、核磁共振氫譜和碳譜（1H NMR、13C NMR）、元素分析（EA）對(duì)TDPE單體進(jìn)行表征。并且以4-氨基苯氧基鄰苯二甲腈（APPH）為催化劑制備TDPE樹脂。差示掃描量熱分析（DSC）測(cè)試表明，TDPE樹脂具有較大的加工窗口（122℃），熱失重（TGA）分析表明，起始分解溫度（Td,5%）高達(dá)550℃

5、以上，氮?dú)夥諊?00℃下的殘?zhí)柯矢哌_(dá)79%。常溫下的儲(chǔ)能模量（E’）為3.5GPa，玻璃化溫度（Tg）大于380℃，吸水率小于3%。綜上分析，TDPE樹脂是一種綜合性能優(yōu)越的新型聚鄰苯二甲腈樹脂。
　　再次，以自催化型鄰苯二甲腈單體—4-氨基苯氧基鄰苯二甲腈（APPH）為催化劑，催化間苯型（BDB）和雙酚A型（BDPP）兩種聚苯腈樹脂。對(duì)APPH作為引發(fā)劑參與聚苯腈樹脂的聚合反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了深入的分析。通過對(duì)使用不同比例的APPH