自催化酞菁树脂发展历程及现状探究

《自催化酞菁树脂发展历程及现状探究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、自催化駄菁树脂发展历程及现状探究摘要：介绍了駄菁树脂的概况和发展应用。对于加工以駄菁树脂作为基体树脂的复合材料所遇到的问题做了详细的阐述，主要介绍了自催化駄菁树脂的现状，并对其未来的发展和应用做了展望。关键词：駄菁树脂自催化改性功能材料中图分类号：TQ325文献标识码：A文章编号：1007-3973(2012)005-033-021引言20世纪90年代以来，以电子信息、新材料等技术为代表的高新技术已成为国际竞争的焦点，高技术的发展又向各种材料提出了更多的要求。传统的一些材料如无机和金属材料已不能满足人

2、类生活的需求，于是发展各种高端新材料已成为一种必然趋势。其中聚合物分子以其可设计性强，性能易调控易加工等优点受到人们的青睐。用各种高性能树脂基复合材料如駄菁树脂、聚酰亚胺、等替代钢铁、铝等金属已逐渐成为材料发展的必然趋势。2駄菁树脂的概况在高性能材料领域中，以聚酰亚胺为基体树脂的复合材料综合性能最优异，它不但具有多样的一维结构和聚集态结构，能在相当宽的范围控制其特性，对应各种方面的要求，并且共聚和共混不仅能在聚酰亚胺和聚酰亚胺之间，聚酰亚胺和其他高分子之间也能可行，可得到单独聚酰亚胺不能得到的物性。另

3、外通过共混来控制相分离结构，进一步可得到多样的物性。目前针对这些问题，国内外开发出了反应性基团封端的热塑-热固性聚酰亚胺树脂。但是由于此类聚合物加工窗口较窄，很大程度上限制了其广泛使用。与此同时，近年来美国海军作战实验室Keller等科学家开发了一类由邻苯二甲菁化合物固化而成的駄菁树脂，这类树脂具有优异的机械性能、热氧稳定性、优良的力学性能及阻燃性、低的吸湿率和良好的加工性能。作为一种全新的高性能材料，目前已被广泛应用于复合材料领域。相比于其他高性能复合材料，駄菁复合材料的综合性能更加优异。如表1对駄

4、菁树脂与PMR-15及高性能环氧树脂基复合材料力学性能进行了比较。从表1中可以看出,駄菁树脂复合材料的力学性能与其他复合材料相当或更优。这种新型耐热树脂单体的结构如图lo这种新型耐热树脂是由双邻苯二甲睛基化合物在胺类或酚类等催化剂下加热固化而成。这些胺类和酚类催化剂被发现能明显缩短駄菁单体的后固化时间，这些催化剂主要包括芳香族伯胺、有机强酸、有机酸/铁盐及金属盐等等。到目前为止，以美国海军实验室为主的世界很多科学家针对邻苯二甲睛聚合物进行了较为系统的研究，他们开发出了一系列不同结构的邻苯二甲睛化合物和

5、駄菁树脂，最终得到的邻苯二甲睛聚合物具有高的玻璃化转变温度(Tg),优良的热氧稳定性，良好的阻燃性，较低的吸水率以及突出的耐高温性能。国内四川大学的蔡兴贤、雷毅和张菊华等学者也对駄菁树脂做了很多探索性的研究工作，他们制备了一系列的駄菁模型化合物，并对駄菁的聚合条件做了深入的研究。电子科技大学刘孝波等人从邻苯二甲睛聚合物功能化技术途径为出发点，从分子结构设计到功能化设计进行了较为系统的研究。制备了一系列耐高温复合材料如玻璃纤维增强邻苯二甲月青树脂复合材料，合成了各种功能化的新型駄菁树脂如含苯并噁嗪环的双

6、邻苯二甲睛树脂、含芳瞇睛链节的低熔点双邻苯二甲月青树脂、含氨基的邻苯二甲睛树脂及其共聚物和含酰亚胺键链节的双邻苯二甲睛树脂等等。针对上述问题，Keller等人做了大量的研究，为了减少挥发性问题，他们将上述酚类或胺类化合物先在较高的温度下与邻苯二甲菁化合物进行熔融反应，然后冷却至室温得到预聚物，目的就是先使催化剂和駄菁单体进行共混，随后再进行二次固化以得到駄菁树脂。显然，这增加了树脂的加工步骤，不利于工业化生产，再者，树脂熔融后的两种组分很难得到控制。它们均具有较高的耐热性，四种带轻基邻苯二甲睛衍生物在

7、225°C氮气氛下分别热固化60min后TGA数据（表2）。TGA测试结果显示：四种化合物在氮气中的5%失重温度都在3251之上，最高达417.7°C；800°C残炭率都大于50%。另外，最近几年他们合成了一系列带二氨基的邻苯二甲月青化合物，在这些化合物中，催化剂氨基以化学键的形式引入到邻苯二甲月青衍生物单体分子结构中。这种单体不仅能够自催化热聚合反应，而且作为一种双官能团反应单体具有广泛应用于改性芳香族聚酰胺和聚酰亚胺的前景。由此获得了一种可溶性芳纶，而耐溶剂性和热性能可以通过对駄菁单元反应（氧基的

8、固化反应）而得到提高。结果表明这种CN-PA在其玻璃化温度附近经过长时间的热处理后氧基发生了固化反应，且固化后的CN-PA的热性能及耐溶剂性都得到了明显的提高。3结论駄菁树脂具有优异的综合性能如耐高温性能、高的力学性能和导电性能等，作为一种新型的耐热树脂已被广泛作为高性能复合材料的基体树脂、电子元器件的模塑料、胶黏剂和膜材等应用在航空工业中。自催化駄菁树脂由于具有良好的反应可控性及无小分子挥发性等特点，已成为研究的热点。氧基的反应特性提供了作为制备厚壁复