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苯并噁嗪树脂作为一类新型高性能热固性树脂,虽然有很多优点,例如优良的耐热性和阻燃性、固化前后体积零收缩、玻璃化温度高、固化反应自催化等,但也有许多不足之处,比如脆性大、开环温度过高、耐热性能需要进一步提高以及复合材料的相容性差等问题。合成制备新型聚苯并噁嗪前驱体或对其改性,提高苯并噁嗪树脂的综合性能,是当前苯并噁嗪的研究热点。苯并噁嗪化合物的优势之一是分子可设计性,采用不同的酚、胺可以得到不同特殊性能的苯并噁嗪树脂。而聚硅氧烷具有良好的柔顺性以及优良的热稳定性,其在苯并噁嗪树脂增韧、提高耐热性方面有巨大的潜力。
本文采用不同分子量的二氨基封端线性聚二甲基硅氧烷为胺源与双酚、(多聚)甲醛反应制备高分子量的主链型聚苯并噁嗪前驱体并对其进行了表征。所制备的聚苯并噁嗪前驱体为聚硅氧烷-苯并噁嗪交替嵌段共聚物,分子量高,可以得到有一定力学强度的自支撑弹性体,然后再进行加热固化。本文对聚苯并噁嗪前驱体的热固化过程,固化后的聚苯并噁嗪树脂的机械性能、耐热性能进行了研究。发现苯并噁嗪树脂的模量和玻璃化转变温度随着聚硅氧烷链段的长度的变小不断提高。其中的PBZ-PDMS600样品既显示了较高的强度,又有较好的韧性。聚硅氧烷链段的存在能够显著提高苯并噁嗪树脂的韧性和耐热性。
本文还合成了模型化的小分子量含硅氧烷的苯并噁嗪单体,并用差热分析(DSC)对其固化动力学进行了研究分析。结果证明其固化反应遵循自催化反应机理,确认了聚硅氧烷链段的存在能够降低苯并噁嗪的开环固化的放热量。