生物基邻苯二甲腈的合成及性能研究

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1、分类号：密级：ＵＤＣ：编号：工学硕士学位论文生物基邻苯二甲腈的合成及性能研究硕士研究生：王安然指导教师：王军教授学科、专业：材料科学与工程论文主审人：刘文彬教授哈尔滨工程大学２０１８年３月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文生物基邻苯二甲腈的合成及性能研究硕士研究生：王安然指导教师：王军教授学科、专业：材料科学与工程论文主审人：刘文彬教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：ＵＤＣ：编号：工学硕士学位论文生物基邻苯二甲腈的合成及性能研究硕士研究生：王安然指导教师：王军教授学位级别：工学硕士学科、专业：材料科学与工程所在单位：材料

2、科学与化学工程学院论文提交日期：2018年01月论文答辩日期：2018年03月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C.:ADissertationfortheDegreeofM.EngSynthesisandPropertiesofBio-basedPhthalonitrilesCandidate:WangAnranSupervisor:Prof.WangJunAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MaterialsScienceandEngineeringDateofSubmiss

3、ion:Jan.2018DateofOralExamination:Mar.2018University:HarbinEngineeringUniversity生物基邻苯二甲腈的合成及性能研究摘要本论文以从植物中提取的丁香酚、愈创木酚和腰果酚为酚源，以二甲基亚砜为溶剂，无水碳酸钾为催化剂，分别与4-硝基邻苯二甲腈进行亲核取代反应，合成了三种新型的生物基邻苯二甲腈单体。通过傅立叶红外光谱（FTIR）、核磁共振氢谱（1HNMR）和核磁共振碳谱（13CNMR）对生物基邻苯二甲腈的结构进行表征；利用差式扫描量热仪（DSC）、FTIR和流变仪研究了生物基邻苯二甲腈的聚合行为、聚合机理和加工性能

4、；利用动态热机械分析仪（DMA）、热重分析仪（TGA）、万能材料试验机和扫描电子显微镜（SEM）对聚合物的热性能、弯曲性能和断裂形貌进行了研究，并以60Co为辐射源，探讨了生物基邻苯二甲腈树脂的耐γ射线辐照性能。此外，本文还制备了不同质量分数的生物基邻苯二甲腈与苯酚-苯胺基苯并噁嗪（P-a）和双酚A-苯胺基苯并噁嗪（BA-a）的共聚物，研究了共聚物的聚合行为、热性能、力学性能和断裂形貌。三种生物基邻苯二甲腈单体均具有低的熔点和宽的加工窗口，并且随着分子结构中柔性链长度的增加，邻苯二甲腈单体的熔点（Tm）不断降低，其中丁香酚基邻苯二甲腈单体（EPN）和愈创木酚基邻苯二甲腈单体（GPN）

5、的Tm分别为102和115℃，腰果酚基邻苯二甲腈单体（CPN）由于含有长的烷基侧链，故在室温下为油状液体，加工窗口分别是186、195和241℃。丁香酚基邻苯二甲腈和愈创木酚基邻苯二甲腈树脂具有优异的热性能，其中，玻璃化转变温度（Tg）均大于390℃，残炭率（Yc）大于74.8%。腰果酚基邻苯二甲腈由于具有长的烷基链，热性能较低，但具有良好的韧性。同时，三种生物基邻苯二甲腈树脂经γ射线辐照后，其化学结构没有遭到破坏，热性能和动态力学性能基本保持不变，呈现出良好的抗γ射线辐照性能。利用生物基邻苯二甲腈对苯并噁嗪树脂进行了共聚改性，苯并噁嗪开环产物可促进邻苯二甲腈发生交联反应，使邻苯二甲

6、腈无需外加催化剂就能交联固化。同时生物基邻苯二甲腈的引入，提高了聚苯并噁嗪树脂的热性能和韧性，其中，Poly(BA-a/EPN)-6:4的综合性能显著高于其它体系，Tg、初始分解温度（T5）和Yc分别为287℃、391℃和69.7%，比纯Poly(BA-a)树脂提高了45.7%、15%和48.9%，腰果酚基邻苯二甲腈树脂在很大程度上改善了聚苯并噁嗪韧性差的缺点，可作为苯并噁嗪树脂的增韧改性剂。关键词：生物基邻苯二甲腈；聚合行为；热性能；共聚改性生物基邻苯二甲腈的合成及性能研究ABSTRACTEugenol-basedphthalonitrilemonomer(EPN),guaiaco

7、l-basedphthalonitrilemonomer(GPN),andcardanol-basedphthalonitrilemonomer(CPN)weresuccessfullypreparedbythereactionofeugenol,guaiacol,andcardanolwith4-nitrophthalonitrile,respectively,inthepresenceofpotassiumcarbonatevianucleophili