生物基苯并噁嗪树脂的制备及性能研究苯并噁嗪树脂为性能优良的类酚醛树脂。
在全球能源危机加剧和公众环境保护意识不断提升的背景下,研究人员致力于用生物质原料代替石油衍生物合成生物基苯并噁嗪树脂,同时期望制得的树脂拥有与石油基苯并噁嗪树脂相当甚至更好的性能。
本论文通过引入生物质原料双酚酸和氨基酸,分别合成了半生物基苯并噁嗪前驱体、全生物基苯并噁嗪单体和全生物基苯并噁嗪前驱体,并对样品的性能与潜在应用进行了探索研究。
(1)以双酚酸甲酯(MDP)、双酚A(BA)、聚醚胺D230和多聚甲醛为原料制得了一系列不同BA/MDP 比例的半生物基聚醚胺型苯并噁嗪前驱体。
通过1H NMR和FTIR表征确认了苯并噁嗪前驱体的结构,结果表明制得的产物与实验设计相符合。
DSC研究表明,由生物质原料MDP参与制得的样品固化起始温度(Tonset)为208-226 ℃,固化峰值温度(Tpeak)在240-247℃之间,和纯BA 制备得到的石油基前驱体样品相比,两者固化温度相当。
通过热重分析(TGA)以及拉伸试验测试了固化后样品的相关性能,结果显示,制得的半生物基聚醚胺型聚苯并噁嗪树脂拥有良好的热性能与力学性能,其中以纯MDP作为酚源制得的聚合物(PBA/MDP010-D230)综合性能最佳,氮气气氛下,5%失重温度(Td5)和10%失重温度(Td10)分别为356℃和373 ℃,800 ℃残炭率可达到38.3%;同时拉伸强度达到69 MPa,断裂伸长率为6.6%,具有相对较高的柔韧性和拉伸强度。
(2)首次采用非天然/天然氨基酸甲酯化产物作为原料,分别以γ-氨基丁酸甲酯(γABME)、6-氨基己酸甲酯(ACAME)、亮氨酸甲酯(LEME)为胺源,以MDP为酚源,和多聚甲醛制得了一系列全生物基氨基酸苯并噁嗪单体,利用1HNMR与FTIR表征确认了所制得单体的结构与所设计相符合。
进一步用DSC与FTIR对其固化行为进行了研究。
结果表明,制得的单体在固化时的Tonset处于207-234 ℃,Tpeak处于243-254 ℃,固化性能与传统石油基双酚A-苯胺型(BA-a)苯并噁嗪单体接近。
