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苯并噁嗪是一种新型的酚醛树脂,它具有优异的热性能、机械性能和耐腐蚀性能,因此可应用于汽车、电器、涂料以及航空航天等领域。但常见的苯并噁嗪树脂存在固化温度过高和残炭率相对较低的缺点,这极大地限制了其使用范围,因此对苯并噁嗪树脂进行改性具有重要意义。本文通过合成带有催化基团的磷腈类化合物对苯并噁嗪树脂进行改性,从而降低其固化反应温度,提高耐烧蚀性。本文采用双分子亲核反应制备两种磷腈类催化剂:六(4-醛基苯氧基)环三磷腈(HAPCP)和六(4-硝基苯氧基)环三磷腈(CPN)。然后通过氧化还原反应将HAPCP氧化为六(4-羧基苯氧基)环三磷腈(HCPCP),再将CPN还原为六(4-胺基苯氧基)环三磷腈(CPA)。并利用红外和核磁共振谱仪对合成的物质进行表征,结果表明成功合成了HCPCP和CPA。之后又将合成的HCPCP和CPA分别与双酚A-苯胺型苯并噁嗪树脂(BA-a)共混,得到了BA-a/HCPCP和BA-a/CPA共混体系。利用DSC和FTIR研究了BA-a/HCPCP和BA-a/CPA体系的固化机理,研究发现HCPCP中磷腈环的催化作用弱于HCCP。将BA-a/CPA体系和BA-a/HCPCP体系对比发现,HCPCP对BA-a的催化效果比CPA强,HCPCP催化苯并噁嗪树脂依靠其羧基官能基团和磷腈环,CPA催化苯并噁嗪开环是依靠磷腈环和苯胺中的N元素。然后采用TGA和DMA对BA-a/HCPCP和BA-a/CPA两个共混体系的热性能进行了研究,研究发现,添加HCPCP的聚苯并噁嗪在250℃-400℃范围具有优异的热稳定性,且HCPCP的含量在3%时,共混体系固化物的玻璃化转变温度达到最高,且为222.2℃,提升了19.9℃。相比纯BA-a固化体系,HCPCP使得BA-a的初始固化反应温度降低了26℃。共混体系固化物的5%和10%失重温度分别提升了89.0℃和43.6℃,800℃残炭率提升至41.3%。CPA的添加使得BA-a的初始固化反应温度降低了16.6℃,共混体系固化物的800℃残炭率提升了接近一倍,提升到49.2%,共混体系固化物的Tg大幅度提高,最大提升了21.9℃。通过氧乙炔烧蚀仪测试了BA-a/HCPCP和BA-a/CPA改性树脂的耐烧蚀性能。结果表明:BA-a/HCPCP改性树脂的烧蚀性能不仅低于BA-a/CPA改性树脂,还低于改性前的BA-a树脂;而BA-a/CPA改性树脂的烧蚀性能相比于BA-a树脂具有明显改善,其中CPA含量为1%时具有最优改性效果。对BA-a/HCPCP和BA-a/CPA改性树脂的烧蚀表面进行SEM测试,观察到BA-a/HCPCP改性树脂烧蚀表面碳层皲裂严重,而BA-a/CPA改性树脂烧蚀表面碳层更加完整致密。将BA-a/HCPCP和BA-a/CPA改性树脂的烧蚀表面碳层进行XRD和Raman表征。经过研究发现,相比于BA-a树脂,BA-a/HCPCP体系烧蚀后表面石墨化度虽然较高但石墨的结晶完整性较低,缺陷较多。而BA-a/CPA改性树脂的烧蚀表面不仅石墨化度高,其石墨结晶完整性也最好。因此,BA-a/CPA体系烧蚀性能最佳。