含DOPO的双酚A-单苯并(口恶)嗪合成、表征及其固化特性

以双酚A、苯胺、多聚甲醛为原料,合成了双酚A-双苯并(口恶)嗪（DBOZ）,再用其与DOPO（9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物）反应,合成了含DOPO的双酚A-单苯并(口恶)嗪（DBDO）。采用红外、核磁共振（氢谱核磁共振和碳谱核磁共振）等分析手段对DBOZ和DBDO的化学结构进行了表征;采用差示扫描量热仪对DBOZ和DBDO的固化特性进行研究,使用热重分析分析了所得聚苯并(口恶)嗪的热稳定性。结果表明：在N₂气氛中,DBOZ在205℃左右开环聚合,热分解温度为312℃,在373℃分解速度达到最快,在800℃时的残碳率为37.19%;在N₂气氛中,DBDO的热分解温度为353℃,在443℃分解速度达到最快,在800℃时的残碳率为39.60%。     

含DOPO的双酚A-单苯并嗪合成、表征及其固化特性

以双酚A、苯胺、多聚甲醛为原料,合成了双酚A-双苯并嗪(DBOZ),再用其与DOPO(9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物)反应,合成了含DOPO的双酚A-单苯并嗪(DBDO)。采用红外、核磁共振(氢谱核磁共振和碳谱核磁共振)等分析手段对DBOZ和DBDO的化学结构进行了表征;采用差示扫描量热仪对DBOZ和DBDO的固化特性进行研究,使用热重分析分析了所得聚苯并嗪的热稳定性。结果表明:在N2气氛中,DBOZ在205℃左右开环聚合,热分解温度为312℃,在373℃分解速度达到最快,在800℃时的残碳率为37.19%;在N2气氛中,DBDO的热分解温度为353℃,在443℃分解速度达到最快,在800℃时的残碳率为39.60%。     

含双DOPO的双酚A-单苯并(口恶)嗪合成、表征及其与环氧树脂共聚物的阻燃性能

以含双DOPO-双酚A、苯胺和多聚甲醛为原料,合成了含双DOPO的双酚A-单苯并(口恶)嗪(1DD)。采用红外、核磁(氢谱核磁和碳谱核磁)等分析手段对1DD的化学结构进行了表征;采用DSC对1DD的固化特性进行研究,使用TG分析了所得聚苯并(口恶)嗪的热稳定性。再将1DD与环氧树脂以0.5/1的质量比进行共混,按照一定的程序进行升温固化,得到共聚物P1DD-ER。采用UL94垂直燃烧实验、极限氧指数仪(LOI)测试了共聚物的阻燃性能。结果表明:含双DOPO的双酚A-单苯并(口恶)嗪树脂的起始熔点约为185℃,在222℃处有一个很明显的放热峰。固化后的树脂从348℃开始分解,在463℃分解速率达到最快,在800℃时的残碳率为35.78%。制备的苯并(口恶)嗪可以用作环氧树脂的固化剂,且其共聚物具有很好的阻燃性能,LOI可以达到37,UL94等级为V-0。     

含双DOPO的双酚A-单苯并嗪合成、表征及其与环氧树脂共聚物的阻燃性能

以含双DOPO-双酚A、苯胺和多聚甲醛为原料,合成了含双DOPO的双酚A-单苯并嗪(1DD)。采用红外、核磁(氢谱核磁和碳谱核磁)等分析手段对1DD的化学结构进行了表征;采用DSC对1DD的固化特性进行研究,使用TG分析了所得聚苯并嗪的热稳定性。再将1DD与环氧树脂以0.5/1的质量比进行共混,按照一定的程序进行升温固化,得到共聚物P1DD-ER。采用UL94垂直燃烧实验、极限氧指数仪(LOI)测试了共聚物的阻燃性能。结果表明:含双DOPO的双酚A-单苯并嗪树脂的起始熔点约为185℃,在222℃处有一个很明显的放热峰。固化后的树脂从348℃开始分解,在463℃分解速率达到最快,在800℃时的残碳率为35.78%。制备的苯并嗪可以用作环氧树脂的固化剂,且其共聚物具有很好的阻燃性能,LOI可以达到37,UL94等级为V-0。     

含二茂铁的双邻苯二甲腈-苯并恶嗪树脂的合成

以联苯二酚,4-氨基苯氧基邻苯二甲腈,二茂铁甲醛为原料,采用缩聚反应制备了含二茂铁的双邻苯二甲腈-苯并恶嗪树脂(FPNBZ)。通过核磁共振(1HNMR,13CNMR)、红外光谱(FTIR)、DSC、TGA对合成的含二茂铁的双邻苯二甲腈-苯并恶嗪单体的结构、热行为及固化物(FPNBZR)的热性能进行了研究。结果表明,FPNBZ的加工温度窗较宽,达到74℃,FPNBZR具有较好的耐热性,初始分解温度为353.38℃,600℃残重达到45%。     

硅氧烷杂化苯并恶嗪及其耐高温复合材料

合成了硅氧烷杂化苯并恶嗪热固性树脂(SiBOZ),对其分子结构、热固化过程和层压复合材料的力学性能与耐热性能进行了表征。结果表明:SiBOZ较双酚A型苯并恶嗪粘度低,固化区间相近,固化峰值高(约为246.5℃)。SiBOZ固化物900℃的残炭率为53%,远高于双酚A型苯并恶嗪的残炭率31%。SiBOZ石英布增强层压板复合材料的室温弯曲强度(512 MPa)比双酚A型苯并恶嗪(812 MPa)低,但随着温度升高弯曲强度的衰减要慢得多,300℃时SiBOZ复合材料弯曲强度保持率37.2%,而双酚A型苯并恶嗪复合材料仅保持5.7%、接近失效。     

ODOPB改性苯并恶嗪树脂提高阻燃性

采用10-(2,5-二羟基苯基)-9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(ODOPB)改性苯并恶嗪制备了一种无卤含磷阻燃聚苯并恶嗪(PBOZ-ODOPB)。通过UL-94燃烧试验和DSC、TGA、SEM等分析研究了PBOZ-ODOPB的性能,并与聚苯并恶嗪(PBOZ-M)进行了比较。结果表明,ODOPB的加入降低了苯并恶嗪的固化反应温度。燃烧后的PBOZ-ODOPB表面膨胀,而内部结构相对燃烧后的PBOZ-M内部更为致密,阻燃性提高,达到UL-94 V0级。PBOZ-ODOPB在氮气气氛下失重1%的温度为239℃,800℃的残重为40.3%,具有良好的耐热性。     

苯并恶嗪/环氧树脂/酸酐三元体系固化反应研究

采用重结晶双酚A-苯胺型苯并恶嗪(BA-a)、双酚A型环氧树脂(BPA-E)与聚苯乙烯马来酸酐(EF40)进行共聚反应。通过示差扫描量热分析和红外光谱测试对苯并恶嗪/酸酐、环氧树脂/酸酐二元体系及苯并恶嗪/环氧树脂/酸酐三元体系的固化行为及各阶段固化物结构进行了研究。结果表明:酸酐与苯并恶嗪、环氧树脂均发生反应,分别生成不同类型的酯键结构。在三元体系中,酸酐与环氧树脂首先反应,形成醇酯键;其次,苯并噁恶嗪自聚,聚苯并恶嗪中的酚羟基与少量酸酐、环氧树脂反应,生成酚酯键、羧酸或醚式结构,同时新生成的羧酸结构可促进苯并恶嗪开环聚合。     

含PEPA基团苯并噁嗪的合成与性能

以水杨醛、对氨基苯酚和PEPA的衍生物为原料,合成了含笼型膦酸酯结构的苯并噁嗪单体(PEPA-Bz),用FTIR和1HNMR对其结构进行了表征。PEPA-Bz均聚物热失重分析(TGA)结果表明,该聚苯并噁嗪具有较好的热稳定性和成炭性能,起始热分解温度235℃,700℃时残炭率为53%,氧指数达到38.7。采用FTIR和TGA分别考察了PEPA-Bz与双酚A型苯并口恶嗪树脂(Ba)的开环共聚行为及共聚物的热性能。结果表明,含PEPA-Bz苯并噁嗪共聚物的阻燃性和成炭性明显优于不含PEPA-Bz的双酚A型苯并噁嗪树脂。     

丁胺-芴基苯并噁嗪/环氧共混树脂的性能研究

以双酚芴、正丁胺和多聚甲醛为原料,二氧六环为溶剂,通过Mannich缩合反应,合成了高纯度丁胺-芴基苯并噁嗪单体（BF-n-b）。以差式扫描量热仪（DSC）研究了苯并噁嗪单体/E-51环氧共混树脂的固化行为,通过动态热机械分析（DMA）和热重分析（TGA）研究了共混树脂的热机械和热稳定性能。结果表明,采用改进的制备方法简化了苯并噁嗪单体的合成过程,单体收率和纯度显著提高;苯并噁嗪/环氧共聚物的玻璃化转变温度（Tg）达到165~178℃,初始热分解温度（热失重5%）达312~342℃,800℃时残碳率最高达22.4%。     

双酚硅氧烷型苯并噁嗪/二氧化硅复合材料的制备与性能

以双酚A(BPA)、γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)、多聚甲醛为原料,合成双酚硅氧烷型苯并噁嗪(BZ),固化得到聚双酚硅氧烷型苯并噁嗪(PB),再用BZ与溶胶-凝胶法合成的改性二氧化硅共混,固化得到双酚硅氧烷型苯并噁嗪/二氧化硅复合材料(PBS)。采用FI-IR,¹H NMR等分析手段对BZ的化学结构进行了表征;采用DSC对BZ固化性能进行研究,使用TG分析PBS的稳定性。结果表明:在氮气氛围中,BZ在181℃开环聚合;PB失重5%时的温度为302℃,失重10%时的温度为375℃,在800℃时的残炭率为53%;PBS失重5%时的温度为316℃,失重10%时的温度为407℃,在800℃时的残炭率为59%。聚合物表面及断面扫描电镜图像分析表明:BZ与溶胶-凝胶法合成的改性二氧化硅有较好的相容性且提高了韧性。     

无溶剂缠绕成型用含磷阻燃环氧树脂的研究

通过有机磷化合物9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO）与双酚A型环氧树脂反应合成了一种含磷环氧树脂。通过跟踪测定环氧当量研究了开环反应过程,并用傅里叶红外光谱仪对产物结构进行了表征;采用差示扫描量热法和平板凝胶法表征了树脂体系的固化特性;依据UL94垂直燃烧法研究了磷含量与树脂体系阻燃性能的关系,采用热重分析（TGA）研究了不同含磷量环氧树脂的残炭率及裂解性能;采用差示扫描量热仪和电子万能拉伸试验机研究了阻燃环氧树脂固化物的耐热性和力学性能。结果表明,DOPO与双酚A型环氧树脂在170 ℃下6 h可完成开环加成反应;含磷环氧树脂的固化温度较双酚A型环氧树脂提高;磷含量为2.0 %（质量分数,下同）时,含磷环氧树脂固化物阻燃性能达UL94 V-0级,残炭率为23 %;其固化物的耐热性和力学性能较双酚A型环氧树脂无明显下降。     

A phosphorus‐containing phenolic derivative and its application in benzoxazine resins: Curing behavior,thermal, and flammability properties

In this work, flame‐retardant benzoxazine resins were prepared by copolymerization of bisphenol A based benzoxazine (BA‐a) and a phosphorous‐containing phenolic derivative (DOPO‐HPM). The curing behavior, thermal stability, and flame resistance of BA‐a/DOPO‐HPM composites were studied by differential scanning calorimeter (DSC), thermogravimetric analysis (TGA), limited oxygen index (LOI) measurement, UL94 test, and cone calorimeter. The DSC results indicated that DOPO‐HPM catalyzed the curing reaction because of its acidity. The TGA results revealed that the BA‐a/DOPO‐HPM thermosets possessed higher decomposition temperatures (T_5%) and char yields than that of BA‐a. The combustion tests indicated that the flame retardant properties of BA‐a/DOPO‐HPM thermosets were enhanced. The BA‐a/DOPO‐HPM‐20 sample acquired the highest LOI value of 32.6% and UL94 V‐0 rating. Moreover, the average of heat release rate (av‐HRR), peak of heat release rate (pk‐HRR), average of effective heat of combustion (av‐EHC) and total heat release (THR) of BA‐a/DOPO‐HPM‐20 were decreased by 24.6%, 53.1%, 14.9%, and 22.1%, respectively, compared with BA‐a. The attractive performance of BA‐a/DOPO‐HPM blends was attributed to the molecular structure of DOPO‐HPM composed of DOPO group with excellent flame‐retardant effect and phenolic hydroxyl group with catalysis. © 2016 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2016 , 133, 43403.     

新型磷／氮协同阻燃环氧树脂的合成与性能

以双酚A环氧树脂E－51与DOPO（9,10-dihydrooxa-20－phosph henanthrene－10-oxide）合成含磷环氧树脂（ED）,以三聚氰胺与苯酚反应制备含氮的酚醛固化剂MFP。采用红外光谱对产物进行分析表征,采用热失重分析和UL94V垂直燃烧测试考查树脂的热性能和阻燃性能,同时探讨了阻燃环氧树脂的力学性能。结果表明,随着含磷量的增加,环氧树脂的热稳定性和阻燃性能得到改善,当含磷量为3％时,环氧树脂的初始分解温度高达330℃以上,在700℃下的残炭率达到30％以上,阻燃性能均达到了UL－94 V—0级。而试样的力学性能则随含磷量的增加而降低。     

双酚二胺型苯并噁嗪树脂的合成及表征

以双酚、甲醛和二胺为主要原料,以甲苯为溶剂,合成了苯并嗪(BOZ)中间体。采用红外光谱(FT-IR)技术对其结构进行了表征,同时采用差示扫描量热(DSC)法和热重分析(TGA)法对其固化过程及热稳定性能进行了研究。结果表明:双酚二胺类BOZ体系具有较宽的固化峰,其在200℃左右开始开环固化,具有良好的加工性能;700℃时的残炭率均超过40%(其中AFMDA体系为65%),耐温指数为185℃,说明该双酚二胺类BOZ体系是一种良好的耐高温材料,可以用于耐高温胶粘剂的制备。     

Synthesis and characterization of poly(benzoxazine-co-siloxane) oligomers end-capped with arylacetylene

Four poly(benzoxazine-co-siloxane) oligomers (PBcSs) were successfully synthesized by improving the synthesis step and controlling the ratio of phenol, bisphenol A, 1,3-bis(3-aminopropyl)tetramethyldisiloxane, m-aminophenyl acetylene, and formaldehyde; the resulting compounds all exhibited good processing properties. Siloxane addition can significantly improve the toughness of the polybenzoxazines. Additionally, compared with the PBcSs containing only phenol structure, the introduction of bisphenol A has a decelerating effect on the polymerization process of the benzoxazine oligomer, which leads to an increase in the exothermic peak temperature. Simultaneously, the PBcS containing bisphenol A also exhibits a higher glass transition temperature and increased thermal stability, but reduced flexural strength. Conversely, compared to the benzoxazine oligomers that do not contain alkynyl groups, the introduction of the terminal alkynyl group can accelerate the polymerization process, decrease the exothermic peak temperature, significantly increase the glass transition temperature, and greatly improve the heat resistance; the 5% thermal decomposition temperature of cured product is increased by up to 101°C. Furthermore, under conditions that ensure high flexural strength, appropriate alkynyl content can also significantly increase the material's flexural modulus.     

新型含硼苯并噁嗪的合成及其与环氧树脂共混热性能

以乙醇胺、硼酸为原料合成硼酸乙醇胺酯（BAE）,再用所得硼酸乙醇胺酯与多聚甲醛、苯酚反应,合成含硼苯并噁嗪（BAE-BOZ）。将所得BAE-BOZ高温固化,BAE-BOZ和环氧树脂E-51按照不同的质量比进行熔融共混,并经高温固化。采用FT-IR,¹H NMR 和¹³C NMR等分析了BAE-BOZ的化学结构,证明了产物为目标产物;采用DSC对BAE-BOZ的固化特性进行研究;采用TG 分析了含硼乙醇胺型苯并噁嗪poly（BAE-BOZ）和BAE-BOZ/E-51共聚物的热稳定性。结果表明：BAE-BOZ在218℃出现了固化峰;BAE-BOZ的硼含量达到8.67%,在N₂条件下,poly（BAE-BOZ）的热分解温度为302℃,在426℃时热分解速率最快,800℃的残炭率为58.08%,与未经硼改性的乙醇胺型苯并噁嗪（E-BOZ）相比,热分解温度提高40℃,残炭率提高了16.28%;BAE-BOZ/E-51共聚物的热分解温度达到343℃,热性能得到进一步提高。