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随着社会的快速发展,加之人们环保意识的提高,人类对绿色环保、可持续材料的需求量越来越大。生物基苯并噁嗪是一种以可持续的生物质物质作为原料制造出来的树脂材料,具有非常重要的研究意义。本文以来源于生物基物质的糠胺和生物基平台化合物的衍生物——双酚酸为原料,合成了全生物基苯并噁嗪——双酚酸糠胺型苯并噁嗪(DPA-F-BOZ);以糠胺和化石基物质——酚酞为原料,合成了半生物基苯并噁嗪——酚酞糠胺型苯并噁嗪(PTL-F-BOZ),采用傅里叶红外光谱(FTIR)和核磁共振谱(1H-NMR、13C-NMR)等方法对两种单体的化学结构进行了表征。采用非等温DSC(差示扫描量热仪)和原位红外对上述两种单体的固化行为进行了分析,其结果显示:噁嗪环在加热的条件下发生开环反应,生成席夫碱结构,然后呋喃环、苯环的邻位和噁嗪环中的O都会进攻这个结构,发生三种不同的亲电取代反应,生成糠基型聚苯并噁嗪、苯氧型聚苯并噁嗪和苯酚型聚苯并噁嗪三种不同的聚苯并噁嗪。第一个温度较低的峰对应的是开环反应和亲电反应引起的固化峰,第二个温度较高的固化峰对应的是苯氧结构向苯酚结构的重排和扩散步骤引起的固化峰。由于糠胺中有一个呋喃环的存在,会增加聚合物的交联密度,进而会减缓分子结构重排时分子的扩散,导致扩散步骤起到了控制作用,故而有第二个固化峰的出现。采用非等温DSC测试方法分别确定相应的固化工艺,最后制得三种苯并噁嗪树脂:PBPA-A-BOZ、PDPA-F-BOZ 和 PPTL-F-BOZ,采用 TG(热失重分析仪)、垂直燃烧、LOI(极限氧指数)、MCC(微型燃烧量热仪)和Cone(锥形量热仪)对其耐热和阻燃性能进行分析,并与传统的化石基苯并噁嗪——双酚A苯胺型苯并噁嗪树脂(BPA-A-BOZ)进行了对比。结果表明,在氮气的气氛条件下,PPTL-F-BOZ的T5%。(热失重5%的温度)和800℃时的残炭率最高,分别高达380℃和63.0%,PDPA-F-BOZ的T5%和800℃时的残炭率次之,分别为340℃和50.2%,而PBPA-A-BOZ树脂的T5%和800℃时的残炭率最低,分别为331℃和30.6%。由DTG图可知,PPTL-BOZ树脂的最大分解速率最低,PDPA-F-BOZ树脂次之,而PBPA-A-BOZ树脂最高,说明PPTL-F-BOZ树脂具有优异的热稳定性,PDPA-F-BOZ树脂次之,PBPA-A-BOZ树脂热稳定性最差。在阻燃性能方面,PPTL-BOZ树脂氧指数高达36.2%,通过UL-94的V-0级,而PDPA-F-BOZ树脂和PBPA-A-BOZ树脂没有等级,且其极限氧指数分别为27.4%和32.2%。利用DOPO(9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物)阻燃剂对PDPA-F-BOZ树脂和PBPA-A-BOZ树脂进行阻燃改性。PDPA-F-BOZ树脂体系中添加其质量的10%达到V-0级,其极限氧指数为35.1%。而PBPA-A-BOZ树脂体系中只需添加8%的DOPO在UL-94试验中就可达到V-0级,其极限氧指数高达41.5%。该实验结果说明DOPO对苯并噁嗪树脂来说是一种优异的阻燃改性剂。