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苯并噁嗪树脂的研究与应用
(摘 要)
顾 宜
四川大学高分子科学与工程学院,成都,610065
苯并噁嗪是一类有着重要发展前景的新型高性能复合材料基体树脂。该树脂是由酚、伯胺和甲
醛为原料合成的一种苯并六元杂环化合物,经开环聚合可生成含氮且类似酚醛树脂的网状结构。因
此,人们将这种新型树脂亦称为开环聚合酚醛树脂。与环氧树脂、双马来酰亚胺、酚醛树脂和氰酸
酯等传统的高性能基体树脂所存在的这样或那样的不足相比较,苯并噁嗪树脂较好的将优良的成型
加工性、综合性能和性价比集于一身。该树脂的原料来源广泛,价格低廉,合成工艺简便;其固化
反应为开环聚合,无小分子释放,固化收缩小(近似零收缩),易于成型加工,制品孔隙率低、尺寸
精度高;固化产物具有较高的Tg 和热稳定性,,优良的阻燃性和机械性能,高模量、低热膨胀系数、
低吸水率、高热态强度、较高的成碳率以及低的吸水率。
苯并噁嗪化合物发现于1944 年,其后Burke 等人对苯并噁嗪的合成进行了较为深入的研究,1973
年,Shreiber 首次报道了经苯并噁嗪开环聚合制备酚醛塑料的研究工作,相继申请了数项专利。而后
一段时期,关于苯并噁嗪的理论研究和应用开发进展十分缓慢。九十年代初期,美国凯斯西方储备
大学 Ishida 教授开始对苯并噁嗪的合成、聚合产物的性能开展了较系统的研究,但其研究工作主要
在理论方面,并在理论研究的基础上, 逐步走向应用。进入21 世纪, 苯并噁嗪的应用研究快速发展,
涉及日本、韩国、美国以及欧洲国家,相关的专利数已达80 余项, 陆续有产品投放市场。
在国内,四川大学于1993 年开始苯并噁嗪的合成及固化的研究,及复合材料制品的开发。在“留
学回国人员基金”、“国家自然科学基金”和“国家‘九五’科技攻关”等项目的资助下及企业的合
作支持下,通过分子模拟、固化反应和固化机理的理论研究及工艺控制,解决了传统苯并噁嗪树脂
固化温度高、交联密度较低、制品高温性能不理想等问题。围绕不同成型工艺对树脂性质的不同要
求,设计和合成了高活性苯并噁嗪树脂的溶液和固体,低活性和低粘度苯并噁嗪液体等不同结构的
树脂及催化剂和固化剂体系; 首创了悬浮法合成粒状苯并噁嗪合成技术;成功开发了155 级和180
级耐高温玻璃布层压板,高Tg 的无卤阻燃硬质印制电路基板,性能优良的火车闸瓦等制品,分别在
四川东方绝缘材料股份有限公司、成都联达合成材料厂、成都铁路局新都车辆配件修制厂和广州宏
仁电子工业有限公司形成规模生产。上述研究成果已获授权中国发明专利4 项,具有自主知识产权,
获部省级二等和三等奖各1 项,成果居国内领先、国际先进水平。
目前,四川大学开发的苯并噁嗪树脂既可以通过溶液法浸渍玻璃纤维、碳纤维、或织物制备预
浸料,经压力机或热压罐成型复合材料制件;也可以通过低粘度液体树脂经树脂传递模塑(RTM )
工艺成型三维编织的复合材料制品;也可以通过湿法或干法工艺制备短切纤维的模压制品。表 1 至
表4 列出了部分苯并噁嗪树脂固化物和复合材料的主要性能。
综上所述,苯并噁嗪树脂的研究和应用正在进入一个快速发展新时期,衷心希望有更多的单位
与我们一起推动苯并噁嗪树脂在复合材料中的应用。
表1 180 级苯并噁嗪玻璃布层压板的性能
测试项目 性 能
外观 红棕色,平整均匀
(a)
含胶量 ,% 39
密度,g/cm3 1.79
吸水率,% 0.22
弯曲强度,MPa
常态 626
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