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苯并噁嗪树脂是在酚醛树脂基础上发展起来的新型热固性树脂,具有诸多优点:熔融粘度低,聚合时无小分子副产物放出,制品孔隙率低,固化时无体积收缩,吸湿率低,高Tg,优良的阻燃性、热稳定性、力学性能和介电性能,灵活的分子结构设计性。苯并噁嗪树脂被广泛应用在电子封装材料、航空工业、复合材料基体、阻燃材料、涂料等众多领域,成为替代环氧树脂和酚醛树脂的热固性树脂新秀。但是苯并噁嗪固化产物性脆,且其固化温度较高、固化时间较长,严重限制了其生产应用,必须加以改良。本研究尝试以胺类作为苯并噁嗪的固化剂,以期达到降低苯并噁嗪固化温度,缩短固化时间,同时改善其性能的目的。本课题首先以双酚A、苯胺和多聚甲醛为原料,采用无溶剂法合成双酚A型苯并噁嗪单体(BA-a),以愈创木酚、十二胺和甲醛水溶液为原料,采用溶剂法合成十二胺-愈创木酚型苯并噁嗪单体(G-a),并用FTIR、1H-NMR确认其分子结构。我们选用五种胺类固化剂与上述苯并噁嗪单体反应,研究了各种反应体系的反应活性,反应机理及固化产物的材料性能。用锥板粘度计分别测试了胺/苯并噁嗪固化体系在120℃、150℃下恒温固化过程中的粘度变化,并由此获得其凝胶时间数据。结果表明胺类对苯并噁嗪开环具有明显的促进效果,其凝胶时间大大缩短了4~60倍,其中以间苯二胺的效果最为明显,缩短了60倍。示差扫描量热仪(DSC)数据也表明胺的加入,使苯并噁嗪的固化活性大大提高,这将有利于苯并噁嗪树脂的成型加工。通过对胺/BA-a固化产物进行热重分析(TGA)、拉伸断裂强度分析、动态热机械分析(DMA)及适用期分析,得出结论,胺/BA-a体系的热稳定性较好,机械强度较纯BA-a树脂有所增强,适用期仍能达到3个月以上。我们进一步对反应机理进行探究。经测试胺/苯并噁嗪体系活化能(Ea),对单官能团苄胺/G-a体系进行1H-NMR及HPLC分析,并对己二胺/BA-a体系进行FTIR监测分析,我们提出胺/苯并噁嗪缩合反应机理为:伯胺胺基上的孤对电子进攻噁嗪环上的C原子,形成氧原子带负电,氮原子带正电的双离子结构(INT1),进一步质子转移形成另一种中间体(INT2)和产物(P1);两种中间体受热不稳定,分别分解为亚胺离子IM1和IM2,IM1和IM2易与芳香环或酚羟基反应,通过亲电取代反应生成P2和P3;INT1和INT2在第一步反应中是相互竞争的,它们的竞争优势取决于季胺基的稳定性,决定了固化过程的途径和固化树脂的结构(P2或P3)。本研究以胺类作为苯并噁嗪固化剂,提出胺/苯并噁嗪缩合反应固化机理,同时对其热固性树脂性能进行研究,为进一步扩大苯并噁嗪应用范围提供了新的理论依据。