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1.1 引言随着当今数字化科技的不断发展，航天航空以及工业领域科技的不断完善，人们对生活质量的不断提高，对材料性能的要求已经在不知不觉中迅速的提高。
很明显的是在生活中旧材料已经渐渐不能满足人们的需求，于是对材料提出了新的要求，例如首先我们的住房需要是节能型的，可以保温隔热，起到冬暖夏凉的效果，其次自从“911事件”后对于商业大厦的材料需要有更好的耐热防火的性能，还有我们的环境近几年频频发出危险信号警示我们要保护环境，抵制白色垃圾的产生，弥补温室效应带来的不良后果，为此世界联合国颁布了一系列法规呼吁全世界参与到环境保护当中，而且我们国家法规定08年6月后开始实行有偿使用塑料袋。
虽然弥补这个措施是一项重要的工作，但是生活还是在继续，很多物质我们依然是要去使用它，因此改变材料的性能、研发新型材料成为当今科学家解决世界这一棘手问题的主要手段。
1.2 苯并噁嗪树脂概述苯并噁嗪[1~10]是以酚类、醛类和伯胺类化合物为原料合成的一类含杂环结构的中间体。
是一种具有优良耐热性、阻燃性、绝缘性和物理机械性能的极具应用前景的树脂。
早在本世纪40年代就开始了苯并噁嗪的研究。
1973年，H. Schreiber 申请了以苯并噁嗪预聚物与环氧树脂一同浸渍纸张热固化制造电气绝缘材料的专利。
此外，H.P. Higginbottom研究了苯并噁嗪涂料，俄国L.G.Grabarnik 将苯并噁嗪用作酚醛树脂固化剂,日本科学家将其应用于摩擦材料。
苯并噁嗪是一种高性能树脂基材料，它拥有许多优越的性能。
苯并噁嗪由于其在开环聚合过程中不释放低分子物质，所以它的固化收缩几乎为零、制品的孔隙率也低，耐烧蚀性也好，因此可对这一树脂进行灵活的分子设研究、开发、应用，这对改变我国树脂行业落后面貌，赶超世界先进水平，都具有重要的现实意义。
还有苯并噁嗪不仅本身具有众多优越的性能，将它与其他材料进行复合更能发挥出更好的效果。
如科学家们通过多面体硅氧烷低聚物对苯并噁嗪的耐热性进行了改性、使它拥有了更强的耐热性能；又通过橡胶以及碳纤维对苯并噁嗪进行了增韧改性、还通过将苯并噁嗪涂覆于铜板使之拥有良好的绝缘性能，成为很好的绝缘材料。
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。
苯并噁嗪树脂以其独特的结构和优良的性能，在众多领域的应用日趋成熟。
与酚醛树脂性能相比，苯并噁嗪树脂克服了传统酚醛树脂的缺点, 具有优良耐热性、阻燃性、绝缘性和物理机械性能的极具应用前景的树脂，大量的用在运输业、建筑业、军事业和采矿业等许多方面，对改变我国树脂行业落后面貌,赶超世界先进水平，具有重要现实意义。
1.1 苯并噁嗪树脂发展综述苯并噁嗪（BZ）是一类含杂环结构的中间体，一般由酚类化合物、胺类化合物和甲醛为原料合成的六元杂环，在适当的条件下能发生开环聚合反应，生成类似酚醛树脂结构的材料。
苯并噁嗪自1944 年，被Holly 和Cope 在合成Mannich 反应产物中意外发现以来, 人们研究了单、双(多) 官能团苯并噁嗪及类苯并噁嗪树脂，并将其用做太空飞行器的内装材料，其已成为了一个新的研究领域[1]。
近年来, 日本、韩国, 以及国内一些单位也相继开展相关研究。
Ishida 的研究工作十分活跃, 以二元酚、脂肪族伯胺和甲醛为原料, 合成了多种双苯并噁嗪中间体、对苯并噁嗪的热聚合反应动力学、固化过程中的体积膨胀效应、固化产物的氢键结构、热稳定性、阻燃性和介电性能等进行了较为广泛的研究, 发表论文30余篇。
四川大学高分子材料系自1993 年以来承担了国家自然科学基金和国家“九五”攻关项目等数项相关研究课题。
以酚、芳香族伯胺和甲醛为原料, 合成了多种类型的苯并噁嗪中间。
把苯并噁嗪的开环聚合反应研究作为突破口, 通过计算机分子模拟, 催化剂选择, 结构表征和动力学分析将理论研究与产品研制和应用开发紧密结合, 从宏观到微观取得一系列有价值成果。
最新报道说，已合成含乙炔基的聚苯并噁嗪，此树脂的耐热性可与炔基封端的聚砜和聚酰亚胺相媲美。
在国内，已将聚苯并噁嗪用做真空泵旋片材料和汽车刹车片材料，同时也大量的用在运输业、建筑业、军事业和采矿业等许多方面。
近年来，对苯并噁嗪/层状硅酸盐纳米复合物的研究成为该领域中的一个新热点[2]。
哈尔滨工程大学科技成果——耐高温苯并噁嗪树脂项目概述
苯并噁嗪树脂具有固化时无小分子释放、制品孔隙率低、其体积近似零收缩、高的Tg和热稳定性以及良好的机械性能、电气性能、阻燃性能和高的残碳率，因而在先进复合材料基体树脂、耐烧蚀树脂、电子产品密封材料等方面应用较广。
本项研究基于聚苯并噁嗪所具有的优异耐热性、耐湿热性、介电性能和力学性能，开发了一系列含苯并噁嗪结构的单体、主链型和远螯型低聚体，可根据应用环境进行基体树脂结构与性能的设计与调控。
技术指标
芴基苯并噁嗪树脂纯度≥98%；
聚苯并噁嗪树脂的玻璃化转变温度：≥300℃；
初始热分解温度：≥380℃；
800℃时残碳率：≥50%。
项目成熟情况
基础研究阶段。
应用范围
树脂基复合材料、耐烧蚀树脂、特种胶黏剂、电子封装材料、绝缘材料等。
纤维增强改性苯并噁嗪树脂基层压复合材料树脂基复合材料是在有机高分子树脂材料(如酚醛树脂、环氧树脂和聚苯并噁嗪树脂等)的基础上,以玻璃纤维和碳纤维等纤维为增强体的一种复合材料。
特别是树脂基复合材料作为一种新型的功能材料,由于其制备操作工艺简单并且具有许多金属板材没有的性质,如轻质、减震、耐腐等而得到广泛应用,比如:建筑、航空、防腐材料和地铁逃生材料等领域。
苯并噁嗪树脂作为一种新型的热固性树脂,其性能优于普通的酚醛树脂,而且合成步骤简单、分子设计灵活、性能优异、成本价格低廉,是制备复合材料的优选。
所以结合玻璃纤维布强度高的特点,制备了玻璃纤维增强的酚醛改性型的酚醛型苯并噁嗪的层压复合材料。
又进一步从玻璃布拓展到以碳纤维布作为增强材料,制备了高耐热性的碳纤维增强含氰基苯并嗯嗪/双马来酰亚胺的层压复合材料。
另外,基于苯并噁嗪分子设计的灵活性,设计了一种在分子的水平上改性苯并噁嗪,引入硼元素,制备了新型的含Si-O-B结构的苯并噁嗪杂化树脂。
本文具体研究内容和结果如下:1.以苯酚和多聚甲醛为原料合成了一种酚醛树脂,并将其作为酚源合成了带有酚醛结构的苯并噁嗪,将这种苯并噁嗪作为基体树脂,玻璃纤维布为增强材料,制备了玻璃纤维增强酚醛型苯并嗯嗪的层压复合材料。
采用红外(FTIR)、核磁(C1H-NMR)对合成的苯并噁嗪及其固化过程进行了表征,用TGA和DMA分别对树脂的热稳定性和耐热性进行了测试,采用万能拉力机和冲击试验仪对复合材料的力学性能进行了测试。
结果表明:944cm-1出现了噁嗪环的特征峰,苯并噁嗪的最低固化温度为160℃；酚醛树脂型的苯并嗯嗪(PRBZ)固化树脂在失重5%时的Td5和失重10%的Td10分别为310℃和370℃,800℃时的残炭率为44%,具有良好的热稳定性;玻璃化转变温度Tg为180℃,具有良好的耐热性;复合材料的冲击强度和弯曲强度平均分别为88KJ ·m-2和585MPa,表现出良好的力学性能。
