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苯并噁嗪对环氧树脂体系热稳定性的影响及其作用机理吴唯;姜晨晨;朱送伟;李宁【摘要】通过向EP/MNA体系中添加苯并噁嗪，制备出EP/MNA/8280N75混合体系的环氧树脂固化物，研究了苯并噁嗪对EP/MNA体系的热性能的作用及机理。
热重分析( TGA)与差示扫描量热仪( DSC)结果表明，在苯并噁嗪的添加量为40分时，在体系固化温度提高较小的情况下，较大程度地提高分解温度至310℃左右和残炭量19.8%；傅立叶红外光谱( FT-IR)的结果反映出体系反应机理，由于苯并噁嗪分子中苯环较多，同时C—O—C开环生成羧基能与环氧基团反应，形成了致密度很高的交联网状结构，所以苯并噁嗪明显提高了环氧树脂体系的高温稳定性。
%The EP/MNA/8280N75 epoxy resin system was made through adding benzoxazine into the EP/MNA system. The effect of benzoxazine on thermal property of EP/MNA system and its mechanism were researched. According to Thermo-gravimetric analysis ( TGA) and differential scanning calorimeter ( DSC) ,when adding benzoxazine at 40% of epoxy resin, the decomposition temperature increased to about 310 ℃ and the residue increased to 19. 8% with the curing temperature increasing a little. Fourier Transform Infrared Spectroscopy ( FT-IR) indicated the reaction mechanism which formed cross-linked structure with a high density. It could be attained because of the benzene rings in benzxazine molecule and the C—O—C rings opening reaction with epoxy. The results show that benzoxazine improves the thermal stability under a high temperature.【期刊名称】《固体火箭技术》【年(卷),期】2016(039)002【总页数】5页(P242-246)【关键词】苯并噁嗪;环氧树脂;热稳定性;机理【作者】吴唯;姜晨晨;朱送伟;李宁【作者单位】华东理工大学材料科学与工程学院，中德先进材料联合研究中心，上海 200237;华东理工大学材料科学与工程学院，中德先进材料联合研究中心，上海 200237;华东理工大学材料科学与工程学院，中德先进材料联合研究中心，上海 200237;华东理工大学材料科学与工程学院，中德先进材料联合研究中心，上海 200237【正文语种】中文【中图分类】V255环氧树脂是泛指分子中含有2个或者2个以上环氧基团的高分子化合物，其分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征，环氧基团可在分子的各个位置，如末端、中间或者成环状结构。
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。
苯并噁嗪树脂阻燃改性研究进展苯并噁嗪是一类经开环聚合得到的新型酚醛树脂，具有良好的耐热性、阻燃性，并且在固化时不释放出小分子物质。
苯并噁嗪虽然具有较好的阻燃性能，但仍不能满足某些应用场合需要。
本文介绍了含磷、含硅以及含其他官能团的阻燃剂用于苯并噁嗪体系的阻燃效果。
标签：苯并噁嗪树脂；热固性；阻燃剂中国分类号：TQ314.24+8 文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2013）10-0083-04苯并噁嗪树脂结构类似于酚醛，具有诸如固化接近零收缩（其他热固性树脂在最佳固化条件下也会收缩2%～6%[1]），低吸水性，部分苯并噁嗪树脂Tg高于固化温度，高残碳率，固化不需要强酸作催化剂以及固化时不释放出有毒气体等特性[2]。
苯并噁嗪也具有与酚醛树脂类似的阻燃性和耐热性，但并不能满足高阻燃场合的要求，需进行阻燃改性。
之前普遍采用的卤系阻燃剂，由于燃烧时产生有害烟雾，目前许多国家已限制或者禁止使用。
聚合物材料阻燃性能的测试方法主要有以下3种[3]：（1）UL-94测试，用来评价材料在被点燃后自熄灭能力，阻燃等级按V-2、V-1、V-0的顺序递增；（2）极限氧指数（LOI），表示聚合物在氧气和氮气混合气体中可以燃烧时氧气的最小体积分数，越高表示材料的阻燃性能越好；（3）锥形量热仪，是表征材料燃烧性能最为理想的试验仪器，其试验环境同材料的真实燃烧环境接近，所得数据能够客观评价材料的燃烧行为，主要数据包括点燃时间、热释放速率、烟气释放等。
1 金属水合物阻燃剂金属水合物型阻燃剂主要包括氢氧化铝（ATH）、氢氧化镁（MH）等。
由于这一类阻燃剂对环境和人体没有明显的危害，因此可归为环境友好型阻燃剂[4]。
凌鸿等[5]采用氢氧化铝作为阻燃剂，与自制的二苯甲烷二胺型苯并噁嗪树脂混合。
实验结果显示，氢氧化铝添加量达20%以上时，阻燃效果良好，UL-94测试可达V-0级。
郝志勇等[6]采用氢氧化镁添加到玻璃纤维增强BZ（苯并噁嗪）/EP （海因型环氧树脂）中，材料本身为V-0级，氢氧化镁的添加起到了良好的抑烟效果。
苯并噁嗪树脂和酚醛树脂苯并噁嗪树脂（Benzoxazine Resin）和酚醛树脂（Phenolic Resin）是两种常见的热固性树脂材料，具有广泛的应用领域和优良的性能特点。
本文将分别介绍这两种树脂的特点、制备方法以及应用领域。
一、苯并噁嗪树脂苯并噁嗪树脂是一种新型的热固性树脂材料，具有独特的化学结构和优良的性能。
它由苯环、噁嗪环和氨基组成，具有高度的热稳定性、耐化学腐蚀性和良好的机械性能。
此外，苯并噁嗪树脂还具有低挥发性、低毒性和良好的阻燃性能等特点。
苯并噁嗪树脂的制备方法较为简单，一般通过苯并噁嗪单体与酚类化合物反应，经过聚合反应形成树脂。
在制备过程中，可以通过改变单体种类和比例，调节树脂的性能。
此外，还可以通过添加助剂和改变聚合条件来改善树脂的性能。
苯并噁嗪树脂在航空航天、电子电器、汽车制造等领域有广泛的应用。
由于其独特的化学结构和优良的性能，苯并噁嗪树脂可以用于制备高性能复合材料、粘合剂、涂料和阻燃材料等。
例如，在航空航天领域，苯并噁嗪树脂可以用于制备轻质高强度的复合材料，用于制造飞机和航天器的结构件。
在电子电器领域，苯并噁嗪树脂可以用于制备高密度的电子封装材料，用于制造半导体芯片和电路板。
二、酚醛树脂酚醛树脂是一种常见的热固性树脂材料，具有优良的机械性能、耐热性和耐化学腐蚀性。
它由酚和醛类化合物经过缩聚反应形成树脂。
酚醛树脂可以分为无酚型和酚型两类，其中无酚型酚醛树脂由于酚的含量较低，具有较低的挥发性和毒性。
酚醛树脂的制备方法主要包括缩聚反应和固化反应。
在制备过程中，可以通过调节酚和醛的摩尔比例、反应温度和反应时间来控制树脂的性能。
酚醛树脂还可以通过添加填料和改变固化剂种类来改善其性能。
酚醛树脂在汽车制造、电子电器、建筑材料等领域有广泛的应用。
由于其优良的性能，酚醛树脂可以用于制备耐磨、耐高温的摩擦材料，用于汽车刹车片和离合器盘等零部件。
在电子电器领域，酚醛树脂可以用于制备绝缘材料和封装材料，用于制造电路板和电子元件。
苯并噁嗪聚合机理-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述苯并噁嗪是一种具有广泛应用前景的重要有机材料，由于其独特的分子结构和化学性质，可用于制备药物、光电材料、有机发光二极管和有机电池等领域。
苯并噁嗪的合成方法多种多样，其中一种重要的方法就是聚合反应。
本文将详细介绍苯并噁嗪的聚合机理，包括反应条件、催化剂以及产物结构等方面。
本文的目的在于全面深入地了解苯并噁嗪的聚合机理，从而为进一步优化合成方法，提高产物的收率和纯度提供理论基础。
本文将首先介绍苯并噁嗪的聚合机理及其反应条件，然后详细讨论合成过程中使用的催化剂类型和作用机制，最后对聚合反应的优化和未来发展方向进行展望。
通过深入研究苯并噁嗪的聚合机理，我们可以更好地控制合成过程中的反应条件和催化剂使用量，以提高聚合反应的效率和产物的品质。
同时，对苯并噁嗪聚合机理的深入理解也为开发新的合成方法和提高产量提供了重要的理论指导。
在接下来的章节中，我们将首先介绍苯并噁嗪的聚合机理以及形成过程所需的反应条件。
然后，我们将详细讨论不同类型的催化剂在苯并噁嗪聚合反应中的作用机制和应用情况。
最后，我们将总结目前对苯并噁嗪聚合机理的理解，并展望未来的研究方向。
通过本文的研究，我们期望能够为苯并噁嗪的聚合反应提供更深入的认识，并为相关领域的研究和应用提供有益的参考。
我们相信，随着对苯并噁嗪聚合机理的进一步研究，将可以开发出更高效、环境友好的合成方法，并为实现苯并噁嗪材料的应用开辟更加广阔的前景。
1.2 文章结构文章结构部分的内容如下：文章的结构主要包括引言、正文和结论三个部分。
引言部分包括概述、文章结构和目的。
概述部分主要介绍苯并噁嗪聚合机理的研究背景和现状，引起读者的兴趣。
文章结构部分进一步说明文章的组织结构和内容安排，以便读者能够更好地理解和阅读全文。
目的部分则概述了本文的研究目标和意义，指明研究的方向和重点。
正文部分是本文的核心部分，包括苯并噁嗪聚合机理简介和反应条件和催化剂两个方面的内容。
酚醛树脂是最早工业化的合成树脂，已经有100年的历史。
由于它原料易得，合成方便以及树脂固化后性能能满足很多使用要求，因此在模塑料、绝缘材料、涂料、木材粘接等方面得到广泛应用。
近年来，随着人们对安全等要求的提高，具有阻燃、低烟、低毒等特性的酚醛树脂重新引起人们重视，尤其在飞机场、火车站、学校、医院等公共建筑设施及飞机的内部装饰材料等方面的应用越来越多[1]。
与不饱和聚酯树脂相比，酚醛树脂的反应活性低，固化反应放出缩合水，使得固化必须在高温高压条件下进行，长期以来一般只能先浸渍增强材料制作预浸料(布)，然后用于模压工艺或缠绕工艺，严重限制了其在复合材料领域的应用。
为了克服酚醛树脂固有的缺陷，进一步提高酚醛树脂的性能，满足高新技术发展的需要，人们对酚醛树脂进行了大量的研究，改进酚醛树腊的韧性、提高力学性能和耐热性能、改善工艺性能成为研究的重点。
近年来国内相继开发出一系列新型酚醛树脂，如硼改性酚醛树脂、烯炔基改性酚醛树脂、氰酸酯化酚醛树脂和开环聚合型酚醛树脂等。
可以用于smc/bmc、rtm、拉挤、喷射、手糊等复合材料成型工艺。
本文结合作者的研究工作，介绍了酚醛树脂的改性研究进展及rtm、拉挤等酚醛复合材料成型工艺的研究应用情况。
1酚醛树脂的改性研究1.1聚乙烯醇缩醛改性酚醛树脂工业上应用得最多的是用聚乙烯醇缩醛改性酚醛树脂，它可提高树脂对玻璃纤维的粘结力，改善酚醛树脂的脆性，增加复合材料的力学强度，降低固化速率从而有利于降低成型压力。
用作改性的酚醛树脂通常是用氨水或氧化镁作催化剂合成的苯酚甲醛树脂。
用作改性的聚乙烯醇缩醛一般为缩丁醛和缩甲乙醛。
使用时一般将其溶于酒精，作为树脂的溶剂。
利用缩醛和酚醛羟甲基反应合成的树脂是1种优良的特种油墨载体树脂。
1.2聚酰胺改性酚醛树脂经聚酰胺改性的酚醛树脂提高了酚醛树脂的冲击韧性和粘结性。
用作改性的聚酰胺是一类羟甲基化聚酰胺，利用羟甲基或活泼氢在合成树脂过程中或在树脂固化过程中发生反应形成化学键而达到改性的目的。
1.1苯并噁嗪树脂产生的背景1.1.1酚醛树脂酚醛树脂是世界上最早实现工业化的热固性合成树脂。
迄今己有近百年的历史。
因为其原料易得、价格低廉、生产工艺和设备简单，而且产品具有优异的机械性能、耐热性、耐寒性、电绝缘性、尺寸稳定性、成型加工性、阻燃性，因此它以成为工业部门不可缺少的材料，具有广泛的用途。
但是酚醛树脂结构上的薄弱环节是酚羟基和亚甲基容易氧化，耐热性受到影响。
随着工业的不断发展，特别是各种车辆和机械使用工况条件及航空、航天和其他国防尖端技术的发展，对高性能摩擦材料提出了新的要求，如较高的分解温度、良好的热恢复性能、足够的摩擦系数、较好的耐磨性能及较低的噪音等。
用纯酚醛树脂作为摩擦材料，如高级轿车、摩托车刹车片和离合器片的基材，还不能满足这些要求。
传统未改性的酚醛树脂固化时放出水、脆性大、韧性差、耐热性不足，即所谓的“三热”问题；耐热性差，热衰退严重；干法制品热膨张、起泡；热龟裂[1]。
限制了高性能摩擦材料的开发，目前，高性能摩擦材料用酚醛树脂主要靠从国外进口。
因此，为适应汽车、电子、航空、航天及国防工业等高新技术领域的需要，对酚醛树脂进行改性，提高其韧性及耐热性是酚醛树脂的发展方向。
1.1.2改性酚醛树脂普通酚醛树脂的脆性大，通常由其制备的摩擦材料硬度大、模量高、韧性差、易在界面上产生应力裂纹。
提高酚醛树脂的韧性的途径，主要有以下几种: （1）在酚醛树脂中加入外增韧物质，如天然橡胶、丁睛橡胶、丁苯橡胶及热塑性树脂等。
（2）在酚醛树脂中加入内增韧物质，如使酚羟基醚化、在酚核间引入长的亚甲基链及其他柔性基团等。
（3）用玻璃纤维。
玻璃布及石棉等增强材料来改善脆性。
这些方法虽然提高了韧性，耐热性等却下降了。
为了使酚醛树脂的耐热性进一步提高，目前一直探讨其改性方法，如增加酚醛中固化剂的添加量，严格成型条件或后固化条件，或者导入亚胺环或三嗪环等刚性结构的方法。
这些方法虽然提高了耐热性，但韧性却又下降了。
科技促进社会的发展，生活水平的进步。
无论何时，科技都不会停止发展创新的脚步。
在环氧树脂行业也亦是如此。
苯并噁嗪树脂是一种新开发的新型酚醛树脂。
关于苯并噁嗪树脂的一些相关知识，络合高新材料（上海）有限公司为大家带来介绍，希望能帮到大家。
苯并噁嗪树脂是一种新开发的新型酚醛树脂。
它是以酚类化合物、醛类和胺类化合物为原料合成的一类含杂环结构的中间体，在加热和/或催化剂作用下发生开环聚合，生成含氮类似酚醛树脂的网状物，即苯并噁嗪树脂。
苯并噁嗪树脂的优点是具有普通热固性酚醛树脂或热塑性酚醛树脂的耐热性、阻燃性的同时，树脂在成型固化过程中没有小分子释放出，制品孔隙率低，接近零收缩，应力小，没有微裂纹，再加上苯并嗯嗦树脂开环聚合前为低相对分子质量、低粘度的环状单体，溶解性好，具有良好的工艺性能，可用来作为制备复合材料的基体材料;还可以利用苯并嗯嗦分子上的活性基团与其他树脂反应，进行各种各样的改性，改性后的苯并噁嗪树脂具有更为优良的综合性能，在电子、航空等领域有广泛的用途。
凡是通用酚醛树脂的应用领域，都可用苯并嗯嗦树脂代替，特别是要求制品低孔隙高性能的领域可优先得到应用。
折叠特征性能：1.高耐热性:固化完全后，玻璃化转变温度(Tg)在150℃以上2.优良的电绝缘性能:苯并恶嗪开环聚合后，具有类似酚醛树脂的结构，觉有良好的电绝缘性能;3.良好的机械性能:苯并恶嗪树脂在适当的温度条件下即可固化，但固化温度和后处理温度较酚醛和环氧较高;但它和环氧树脂复合使用时，具有良好的力学性能。
折叠应用领域1.覆铜板、层压板:苯并恶嗪与含磷环氧树脂复合使用，能实现N-P复合阻燃，从而实现无卤阻燃，所以被广泛应用在无卤覆铜板上;由于其优良的耐热性，也被使用在高耐热覆铜板上;同时也用于F级、H级环氧层压板上，以提高层压板的耐热性和阻燃性;2.耐火材料:由于苯并恶嗪树脂固化无小分子放出，固化过程不释放水分，其耐热性好，特殊耐火材料上也得到了应用;3.RTM4.医药化工:苯并恶嗪种类众多，部分苯并恶嗪中间体具有医药价值，受到国内外众多医药企业和研究机构的重视，近几年，不断有苯并恶嗪医药中间体问世;5.复合材料:苯并恶嗪树脂能与环氧树脂、酚醛树脂良好复合，从而得到性能更优异的复合材料，在航空航天，汽车火车等诸多领域得到大力应用。
