【摘 要】
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苯并噁嗪作为一种新型的热固性树脂,是由苯并噁嗪单体经开环交联聚合制备而成。苯并噁嗪单体以伯胺类、酚类和甲醛为原料合成的一类含氮、氧六元杂环化合物。苯并噁嗪树脂具有高交联密度,分子内含有大量苯环和氢键,这些结构特点赋予苯并噁嗪树脂较高的玻璃化转变温度、优异的电绝缘性和优异的力学性能。苯并恶嗪树脂是新型的耐热酚醛树脂,通过苯并恶嗪单体的阳离子开环聚合反应形成的,克服了传统酚醛树脂的缺点,例如交联过程是
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苯并噁嗪作为一种新型的热固性树脂,是由苯并噁嗪单体经开环交联聚合制备而成。苯并噁嗪单体以伯胺类、酚类和甲醛为原料合成的一类含氮、氧六元杂环化合物。苯并噁嗪树脂具有高交联密度,分子内含有大量苯环和氢键,这些结构特点赋予苯并噁嗪树脂较高的玻璃化转变温度、优异的电绝缘性和优异的力学性能。苯并恶嗪树脂是新型的耐热酚醛树脂,通过苯并恶嗪单体的阳离子开环聚合反应形成的,克服了传统酚醛树脂的缺点,例如交联过程是一种开环交联固化过程,在吸收一定量的热量后自行产生的。同时,苯并噁嗪原料来源丰富,分子设计灵活。可以选择不同的胺源,酚源制备不同功能型的苯并噁嗪单体,进而满足应用领域对材料功能性的需求,为苯并噁嗪的功能化和精细化发展带来了巨大的空间。苯并噁嗪树脂作为重要的工程材料之一,被用在了航天航空、微电子等高技术领域具有潜在应用价值。本论文依据苯并噁嗪分子设计灵活这一特点,设计并成功合成了 PP-BA(对苯偶氮酚/苯胺型苯并噁嗪)、PH-BA(4-苯基偶氮苯胺/苯酚型苯并噁嗪)和CPA-BA(4-羟基偶氮吡啶/糠胺型苯并噁嗪)三种含有偶氮苯基团的光活性苯并噁嗪单体,并在此基础上制备了抗紫外光的苯并噁嗪树脂的复合材料。采用原位红外(In situ FTIR)和非等温DSC法探讨分析了三种苯并噁嗪单体固化行为和动力学。根据Kissinger和Ozawa方法拟合得出了单体开环聚合反应的表观活化能Ea和指前因子A,并使用Friedman方法以及自催化模型计算方程确定三类光活性苯并噁嗪单体的开环聚合属于自催化反应机理。为了进一步研究苯并噁嗪的功能特性,对三种单体进行紫外分光光度测试(UV),在黑暗条件下,用特定波长的紫外光照射,在不同时间间隔照射过程中,得出反式吸收峰与顺式吸收峰在溶液中不同程度的下降与上升,验证了三种单体在溶液中发生了反式-顺式异构化反应,随后制备了 TPU/PP-BA、TPU/PH-BA及TPU/CPA-BA三类复合材料,通过力学性能测试结果表明在相同的紫外光强和相同照射时间下,三类复合材料的力学性能比纯TPU在紫外光照射下的力学强度分别提高24.3%、28.7%、34.2%,采用量子化学计算(QCC)方法,得出PP-BA、PH-BA和CPA-BA三种光活性苯并噁嗪单体的最佳分子结构,并确定三种单体的EHOMO(分子的最高空轨道能量)和ELOMO(分子的最低空轨道能量)。通过判断波函数相位以及其正负值确定电子云的密度大小,深入分析影响三种单体开环固化温度、光活性差异的内部原因,同时对三类复合材料的热稳定性(TGA)进行测试分析,探究复合材料在耐热性能的差异。
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