毕业论文_氰酸酯树脂的改性.docx

氰酸酯树脂的改性（毕业论文） 37氰酸酯树脂的改性复材111班(10111476)张鹏宇摘要：氰酸酯树脂是有较大应用潜力和发展前景的一种热固性树脂，但脆性较大，韧性不高，所以有很大的改性必要性。本论文采用4-硝基邻苯二甲腈和双酚A溶于DMA，制备双邻苯二甲腈单体，利用核磁共振氢谱(1H-NMR)对双邻苯二甲腈的结构进行表征，采用示热失重分析仪（TGA）对聚合物的固化行为和耐热性能进行了测试分析。采用加热熔融共混树脂，探究多种比例共混树脂的性能。探究双邻苯二甲腈单体的合成工艺并进行改进，得到合成双邻苯二甲腈单体的最佳条件，通过TGA测试得到双邻苯二甲腈改性氰酸酯的TGA图谱并进行分析，改善了氰酸酯树脂的耐热性。关键字：氰酸酯树脂，双邻苯二甲腈，改性Modified of cyanate ester resinAbstract: Cyanate ester resin is a thermosetting resin greater potential and development prospects, but brittle, toughness is not high, so there is a great necessity modified. In this paper, using 4-nitro-phthalonitrile and bisphenol A was dissolved in DMA, prepare a two-phthalonitrile monomer by proton nuclear magnetic resonance spectroscopy (1H-NMR) double phthalonitrile of structure characterization, using thermal gravimetric analyzer shows (TGA) on curing behavior and thermal properties of the polymers were tested. Using heat melt blending resin, explore various ratios blended resin performance.Inquiry synthesis of double phthalonitrile monomer and make improvements, to get the best conditions for the synthesis of double phthalonitrile monomer to obtain a two phthalonitrile modified isocyanate tested by TGA and TGA profiles analyze and improve the heat resistance of cyanate ester resin.Keywords: Cyanate ester resins, bis phthalonitrile, modified目录1前言41.1研究背景41.2文献综述51.3 本文研究目的意义与主要研究内容182 实验部分202.1试验原料202.2双邻苯二甲腈单体的合成202.3共混树脂的制备202.4测试仪器与表征213 实验结果与讨论223.1邻苯二甲腈单体的合成与结构表征223.2邻苯二甲腈单体合成工艺条件的优化253.3树脂的固化行为研究263.4树脂TGA分析284结论32参考文献33致谢351前言1.1研究背景氰酸酯树脂是有较大应用潜力和发展前景的一种热固性树脂，随着对改性氰酸酯树脂研究的进一步成熟，其在得到广泛的应用，如: 氰酸酯树脂CE是新型的电子材料和绝缘材料，是电子电器和微波通讯科技领域中重要的基础材料之一，是理想的雷达罩用树脂基体材料；由于具有良好的热稳定性和耐湿热性，极低的线膨胀系数等优点，CE树脂成为生产高频、高性能、优质电子印制电路板的极佳的基体材料；另外CE树脂还是很好的芯片封装材料。CE树脂可用于制作军事、航空、航天、航海领域的结构件，比如机翼、舰船壳体等，还可制成宇航中常用的泡沫夹芯结构材料。CE树脂有良好的相容性，与环氧树脂、不饱和聚酯等共聚可提高材料的耐热性和力学性能，也可用来对其它树脂改性，用做胶黏剂、涂料、复合泡沫塑料、人工介质材料等。CE的透波率极高，透明度好，是很好的透波材料。目前CE发展的障碍在于它的生产成本相对较高。近年来，氰酸酯树脂树脂的研究已形成一门“氰酸酯化学”学科。预计今后氰酸酯树脂的研究发展方向是：简化CE的合成工艺；合成液态、低粘度单体或预聚体，以便于使用；寻找性能更优异的固化催化剂；提高单体或预聚体耐水性能；改良固化工艺，使固化温度降低到170以下；增加韧性和提高阻燃性等。氰酸酯树脂CE是一类端基带有OCN官能团的热固性树脂，由于氧原子和氮原子的电负性高，具有共振结构，在热和催化剂的作用下，发生环化三聚反应形成含有三嗪环的高度交联网络结构的大分子。研究表明，含有这种网络结构的氰酸酯树脂具有如下特点1：优良的力学性能；低的介电常数(2.83.2)和极小的介电损耗角正切值(0.0020008)，且在很宽的频率范围(1MHz10GHz)保持介电性能稳定；高的耐热性(R为240290)；低的吸湿率(1.5)；小的热膨胀系数；优良的粘接性能；CE具有良好的溶解性，可以溶解在普通溶剂如丙酮中。它和其它树脂的相容性良好，可在150200范围内进行热固化，生成综合性能优异的三嗪环。但是CE聚合后交联密度高，加上分子中三嗪环结构高度对称，结晶度高，致使体系的脆性较大，在作为电子封装材料树脂基体使用时，其韧性常常不能满足要求；加之单体制备工艺毒性大，转化率低且条件苛刻所带来的高价格等因素在很大程度上限制了它的广泛应用而需要改性。因此，提高CE的韧性和工艺性2并降低生产成本是研究CE的重要方向。目前氰酸酯增韧改性的方法很多，主要有热固性树脂改性、热塑性树脂改性、橡胶弹性体改性、晶须改性等手段。1.2文献综述1.2.1氰酸酯树脂氰酸酯树脂具有优良的力学性能；低的介电常数(2.83.2)和极小的介电损耗角正切值(0.0020.008)，且在很宽的频率范围(1MHz10GHz)保持介电性能稳定；高的耐热性(R为240290)；低的吸湿率(1.5)；小的热膨胀系数；优良的粘接性能和良好的溶解性，可以溶解在普通溶剂如丙酮中。另外，它的熔点较低，在120oC左右预聚即可得到软化点低(接近室温)的预聚体，它和其它树脂的相容性良好，可在150oC200oC范围内进行热固化，生成综合性能优异的三嗪环。因此，被广泛应用于高性能印刷电路板基材和先进战斗机雷达罩树脂基体，另外它可作为高性能的电子封装材料树脂基体，耐高温胶粘剂、电子绝缘材料等方面。然而， 氰酸酯聚合后交联密度高，加上分子中三嗪环结构高度对称，结晶度高，致使体系的脆性较大；加之单体制备工艺毒性大，转化率低且条件苛刻所带来的高价格等因素在很大程度上限制了它的广泛应用而需要改性。1.2.1.1氰酸酯树脂优异的综合性能 自从1972年联邦德国Bayer公司首先将氰酸酯树脂简称CE商品化以来，短短的几十年时间内，CE以其优异的电绝缘性能，极低的吸湿率、较高的耐热性、优良的尺寸稳定性、良好的力学性能以及与环氧树脂EP相近的成型工艺性等，倍受人们的青睐，在电子、航空航天、绝缘清漆，涂料、胶粘剂、光学仪器、医疗器材等诸多领域获得了广泛的应用，成为继EP、聚酰亚胺PI、双马来酰亚胺BMI之后的又一高性能复合材料树脂基体。虽然CE具有上述优异的综合性能，但是由于CE单体聚合后的交联密度大，加上分子中三嗪环结构高度对称，结晶度高，造成的CE 的固化物较脆，对于许多应用场合来说，仍不能满足要求。 氰酸酯树脂是20世纪60年代开发的一种分子结构中含有两个或两个以上氰酸酯官能团OCN的新型热固性树脂，其分子结构式为：NCOROCN；氰酸酯树脂又叫做三嗪A树脂，英文全称是Triazine A resin、TA resin、Cyanate resin，缩写为CE。氰酸酯树脂CE的重均分子量为2000，常温下呈固态或者半固态，也有某些品种为液体；可以在5060温度范围内软化。氰酸酯CE可溶于常见溶剂，如丙酮、丁酮、氯仿、四氢呋喃等，会被25%的氨水、4%的氢氧化钠溶液、50%硝酸和浓硫酸腐蚀，但是它可以耐苯、二甲基甲酰胺、甲醛、燃料油、石油、浓醋酸、三氯醛酸、磷酸钠浓溶液、30%的过氧