新型苯并恶嗪改性酚醛树脂的研制及其在磨具方面的应用

“大学生科技实践报告（1）”科研实践报告摘要：苯并噁嗪树脂作为一种新型热固性高分子材料,因其固化过程无小分子释放且体积收缩率小,有较高的玻璃化转变温度和优良的耐热阻燃性而受到广泛关注。

苯并噁嗪虽然具有良好的热性能，但是还是不能满足某些应用场合的需要，因此苯并噁嗪的改性也成为了一个重要的研究方向。

本文介绍了苯并噁嗪的耐热性和阻燃性在经过改良之后的效果。

关键词：苯并噁嗪耐热性阻燃性Abstract：Benzoxazines were a new class of thermosets.They have attracted enormous interest in many research fields in recent years because of their outstanding properties:i）no micro molecure release and the volume shrinkage approximate to zero upon curing; ii）the curing products with lower voids and water absorption、higher glass transition temperature (Tg) which even higher than the curing temperature sometimes, good thermostability and flame restriction. A lthough b enzoxazines has good thermal performance, still can't meet the needs of some applications, therefore, Modified b enzoxazines has also become a important research direction. This paper introduces the b enzoxazines’s heat resistance and flame rating after improved.Key words：benzoxazine ; heat resistance; flame rating;苯并噁嗪树脂是一类新型热固性树脂,单体开环聚合后可以生成含氮且类似酚醛树脂的网状结构——聚苯并噁嗪[1]。

苯并恶嗪树脂的合成及其改性的研究进展吴广磊寇开昌晁敏王伟蒋洋王益群张教强（西北工业大学理学院，西安710129）摘要综述了近年来国内外在苯并恶嗪树脂基础研究与应用领域内的最新进展情况；介绍了苯并恶嗪树脂的合成及其改性方法，并对苯并恶嗪树脂的发展趋势进行了展望。

关键词苯并恶嗪树脂合成改性苯并恶嗪是由O原子和N原子构成的六元杂环化合物。

该类化合物具有下列特点：①较低的熔融黏度，便于成型加工；②不需要以强酸为催化剂，加热或使用Lewis酸等催化剂就可使其开环聚合，聚合后形成类似酚醛树脂的结构；③聚合时无小分子放出，制品孔隙率低；④聚合过程中收缩很小，可保证制品精度；⑤聚合物耐热性好，有高的玻璃化转变温度（Tg）和热稳定性；⑥聚合物有良好的力学性能、电气性能、阻燃性能和高的残炭率，并且吸水率极低；⑦具有灵活的分子设计性等。

苯并恶嗪已广泛应用于复合材料基体树脂［1］、无溶剂浸渍漆［2］、电子封装材料［3］、阻燃材料［4］和电绝缘材料［5］等领域。

然而，单官能度的苯并恶嗪在开环聚合时存在链转移反应，所得聚合物的分子量低，限制了其应用范围；而双官能度（如双酚A型）的苯并恶嗪尽管可用作高性能材料，但由于分子结构自身的特点，致使苯并恶嗪聚合物存在交联密度低、性脆、韧性较差等缺点。

因此，为适应特殊的使用要求，需对苯并恶嗪进行合成工艺的探索和适当的改性，以便获得满足要求的性能。

1苯并恶嗪树脂的合成1．1溶剂法合成赵圩等［6］以甲苯为溶剂，采用苯酚、苯胺、甲醛和二甲苯甲醛树脂（XF）为原料，通过Mannich反应合成了一种二甲苯型苯并恶嗪。

此苯并恶嗪分子量分布较窄，在加热条件下可开环聚合，其固化温度为145 230ħ，此苯并恶嗪固化产物（聚苯并恶嗪）具有优良的热性能，其耐热指数为197ħ。

王军等［7］以双酚芴、环己胺和甲醛为原料，合成了一种新型双官能度芴。

芴基苯并恶嗪呈现典型的热开环固化反应，芴基以Mannich桥键链接方式悬挂在聚合物网络结构中，分子内和分子间氢键及刚性的芴基链段使得聚合物的Tg达到189．4ħ。

《苯并噁嗪树脂基体的改性研究》一、引言苯并噁嗪树脂是一种重要的热固性树脂，因其良好的绝缘性、高热稳定性及优异的机械性能，被广泛应用于航空航天、电子信息、生物医疗等领域。

然而，其在实际应用中仍存在一些不足，如脆性大、耐热性不够高、易吸湿等。

为了进一步提高其性能，对苯并噁嗪树脂基体进行改性研究显得尤为重要。

本文将针对苯并噁嗪树脂基体的改性方法及效果进行深入研究，以期为相关领域的研究与应用提供参考。

二、苯并噁嗪树脂基体的改性方法（一）化学改性化学改性是提高苯并噁嗪树脂性能的有效方法之一。

通过引入不同种类的官能团，可以改善其分子结构，提高其耐热性、韧性及吸湿性等。

例如，可以通过引入含硅、磷等元素的官能团，提高其阻燃性能和热稳定性。

此外，还可以通过共聚、共混等方法，将其他树脂与苯并噁嗪树脂进行复合，以改善其综合性能。

（二）物理改性物理改性主要是通过添加填料、增强纤维等方法，改善苯并噁嗪树脂的力学性能、热性能及吸湿性能等。

例如，添加纳米材料可以显著提高其力学性能和耐热性能；而添加碳纤维等增强纤维，则可以进一步提高其韧性及强度。

此外，通过控制填料和增强纤维的分布和取向，还可以进一步优化其性能。

三、改性效果分析（一）化学改性效果化学改性可以有效提高苯并噁嗪树脂的耐热性、韧性及吸湿性能等。

例如，引入含硅、磷等元素的官能团后，其阻燃性能和热稳定性得到显著提高；而通过共聚、共混等方法与其他树脂复合后，其综合性能得到进一步提升。

此外，化学改性还可以改善其加工性能和表面性能，提高其在实际应用中的适用性。

（二）物理改性效果物理改性主要针对苯并噁嗪树脂的力学性能和热性能进行改善。

通过添加纳米材料和增强纤维等方法，可以显著提高其力学性能和耐热性能。

同时，适当的填料和增强纤维的分布和取向还可以优化其性能，使其在特定应用中表现出更好的效果。

四、结论本文对苯并噁嗪树脂基体的改性方法及效果进行了深入研究。

化学改性和物理改性均能有效提高其性能，满足不同领域的应用需求。

新型苯并噁嗪改性酚醛树脂的研制及其在磨具方面的应用酚醛树脂是一种人工合成的最古老树脂,拥有近百年的使用历史。

其制品具有优异的机械性能、耐热性、电绝缘性、尺寸稳定性、成型加工性、阻燃性及低烟雾性,具有广泛的用途。

但由于酚醛树脂结构上存在弱点:酚羟基和亚甲基容易氧化,因此耐热性受到影响,用途受到限制。

苯并噁嗪树脂是一种新型开环聚合酚醛树脂,能通过开环聚合反应生成类似酚醛树脂结构,固化时无挥发物,制品空隙率和收缩率低,能减少内应力和微裂纹。

苯并噁嗪不但保有传统酚醛树脂的优点,还改善了其缺点,如聚合过程中无小分子的释放等。

本文通过苯并噁嗪树脂单体固化线性酚醛树脂的实验,经FT-IR谱图的检测分析,发现固化后的树脂兼有酚醛树脂的结构和苯并噁嗪的结构,即噁嗪树脂单体进行了开环反应并参与到了固化酚醛树脂的反应中。

经过适当的工艺设计合成了一种苯并噁嗪改性的酚醛树脂,实验过程中,GPC 跟踪并控制分子量。

通过TGA谱图及强度的测试,经过苯并噁嗪改性后,其热分解温度达到420℃以上,强度方面比酚醛树脂提高了34.84%。

另外,结合树脂在磨具方面的应用,在与合作的树脂砂轮企业中,进行了树脂砂轮产品试验,结果苯并噁嗪改性酚醛树脂砂轮与一般酚醛树脂砂轮强度更高而且更加耐用。

其中,硬度虽然提高了二个等级,但其回转强度提高了6.34%,磨耗却下降了达37.6%。

所进行主要研究内容和结果说明如下:1、通过苯并噁嗪树脂单体固化酚醛树脂实验,发现噁嗪树脂能够改进酚醛树脂的分子结构,引进了耐热性的基团,从而使其耐热性能提高;2、设计了一种合成苯并噁嗪树脂改性酚醛树脂的方法;3、苯并噁嗪树脂改性的酚醛树脂同一般酚醛树脂进行性能比较,在耐热性和强度方面都有所提高。

4、在树脂砂轮的试验中,结果证明:改性酚醛树脂很适合在树脂砂轮方面应用,大大提高来树脂砂轮的硬度、强度和耐用度。