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      作为一种重要的高性能热固性聚合物，邻苯二甲腈树脂受到了广泛关注，其应用的主要障碍为高单体熔点导致的成型工艺苛刻。甲氧基、烯丙基等柔性基团已被发现可降低多种树脂的熔点，并且存在多种含有该类基团的市售原料可用于邻苯二甲腈单体合成。如图1所示，课题组设计并合成了三种双官能度单体（MeOPN, AlPN及MeOAlPN）。通过与常规邻苯二甲腈单体（MPN及APN）共混，考察了这些单体在聚合物体系中的应用前景。

 

图1 （A）MeOPN, AlPN及MeOAlPN的合成路线；（B）MPN及APN的结构

 

    如图2所示，通过DSC对所有单体的融化行为进行了初步考察。作为研究最广泛的邻苯二甲腈单体，MPN的熔点为184.7 oC，无明显自聚现象。APN熔点位于131.4 oC，并可在245 oC附近发生自聚反应。三种双官能度单体中，AlPN具有高度柔顺的侧烯丙基，从而表现出了最低的熔点(61.0 oC)。

 

图2 不同邻苯二甲腈单体的DSC曲线

 

    通过FTIR对不同固化步骤下的MPN100，MeOPN10及AlPN10预聚物进行了表征，进而推导了相应固化机理。MPN100中，主要生成了异吲哚啉及三嗪结构，酞菁结构较少（Fig. 3A）。MeOPN10的谱图与MPN100相比，主要区别为强度差异，即三嗪结构更弱、异吲哚啉更强。这表明固化过程中生成了更多线性而非交联结构（Fig. 3B）。值得注意的是，AlPN10似乎经历了不同固化历程。残余氰基、生成的三嗪等信号均较弱，而酞菁结构更强。根据实验现象，分子内聚合是主要固化路线（Fig. 3C）。更多固化机理的细节信息，请见论文。

 

图3 (A) MPN100, (B) MeOPN10 and (C) AlPN10的固化机理推测

 

　　甲氧基的引入导致固化的推迟，并略微降低了聚合物的热性能。相反，烯丙基的引入对工艺性、热性能均有利。更为重要的是，含有烯丙基的聚合物的冲击强度最高可达13.63 kJ m-2，初步满足高温结构复合材料需求。更多工艺性、热性能、力学性能数据，详见论文。

 

图4 单体结构、固化物结构与热、力学性能的关系

 

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最后编辑时间为: 2020-05-05 00:25 Tuesday