苯并噁嗪树脂可修复性及加工性改良研究

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本文合成出一种具有可修复性的聚苯并噁嗪树脂,其单体为1,6-双(8-甲基-3,4-二氢-1,3-苯并噁嗪-3(4H)-基)己烷(OC-HE),由邻甲酚、多聚甲醛、1,6-己二胺为原料合成而得。OC-HE在210℃下固化4小时可得聚苯并噁嗪树脂POC-HE,拉伸强度可达50 MPa,T_g为123℃,储能模量为1.8 GPa。POC-HE在室温下DMF溶剂中溶胀,在高于180℃温度下具有流动性和再塑性能,该固化树脂的剪切断裂面在180℃下热处理4小时,机械强度的修复率接近100%,表现出室温为体形聚合物,高温下可再塑、可修复的特殊性能。通过在聚苯并噁嗪树脂中添加2,4,6-三甲基苯酚的模拟实验,以及分析树脂热处理前后的固体核磁谱图的变化,推断出POC-HE聚合物中存在三维交联的网络结构,其中含有可进行醚交换反应的动态共价键——苯基醚键。利用POC-HE树脂的可修复性,本文设计并制备了可修复疲劳破坏损伤的复合材料,可大幅延长材料的使用寿命,为拓宽苯并噁嗪树脂的应用开创了可行途径。此外,本文尝试了利用水浆法提高苯并噁嗪树脂在制备复合材料过程中的加工性能。实验室内由生物基原料合成了一种苯并噁嗪单体,3-糠基-8-甲氧基-3,4-二氢-2H-1,3-苯并噁嗪(Bzf)。将其粒径为14μm左右的粉体颗粒与水混合,并添加碳酸钙,蒙脱土或空心玻璃微珠等作为固体填料,制备了一种流动性良好的浆料。当Bzf与填料固定为100 phr,含水量为180 phr时,浆料具有合适的流动性,表观粘度为0.443 Pa·s。在优化条件下制备的该生物基苯并噁嗪复合材料表现出优异的机械性能和抗疲劳性能,拉伸强度为24.6MPa,疲劳10000次之后的拉伸强度依旧保持为原来的80%。水浆法为制备苯并噁嗪复合材料提供了环保策略,为其增添了更广阔的应用前景
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