双酚S/苯胺型苯并噁嗪及其与聚氨酯共聚物的制备和性能

摘要

本文以双酚S、苯胺和甲醛为原料，用溶液法合成了双酚S/苯胺型苯并噁嗪单体（BS-a），采用傅里叶红外光谱（FTIR）、核磁共振谱（1H NMR、13 C NMR）、元素分析、体积排斥色谱（SEC）等分析方法确定了其分子结构。
　　 用FTIR 法和差示扫描量热法（DSC）研究了BS-a的开环聚合反应行为和聚合反应动力学。红外光谱结果表明：随着聚合反应的进行，BS-a的化学结构不断发生变化。
　　 C-O-C、C-N-C和噁嗪环的特征吸收峰的吸收强度逐渐减弱，并且出现一些新的吸收峰，如羟基吸收峰、希夫碱吸收峰等。另外，通过对不同特征吸收峰在聚合反应过程中吸收强度的变化进行定量分析，研究了BS-a的不同反应基团在不同温度和气氛条件下反应程度随时间的变化情况。结果表明：在相同的反应温度下和相等的反应时间内，BS-a的一些特征基团在空气中的反应程度比在氮气中的低。根据BS-a的非等温DSC 曲线，分别用Kissinger和Flynn-Wall-Ozawa 方法计算出了BS-a的非等温聚合反应动力学参数；通过对BS-a的等温DSC 曲线进行分析，确定了其等温聚合遵循自催化反应机理，并计算了等温聚合反应动力学参数。用FTIR、热重-质谱同步分析仪（TG-MS）、热重法（TG）和差热分析法（DTA）研究了双酚S/苯胺型聚苯并噁嗪（PBS-a）的热降解反应。结果表明：PBS-a的热降解反应以希夫碱的脱落为起始，随后是芳环C-S 键的断裂，之后Mannich 桥结构断裂。芳环C-S 键的断裂在空气和氩气中的断裂方式相同，而Mannich 桥结构的断裂在空气和氩气中是不同的。根据TG分析，PBS-a在空气和氮气中的热失重分两个阶段。基于TG 曲线，分别用Flynn-Wall-Ozawa和Coats-Redfern 方法计算出了PBS-a的热降解动力学参数，并确定了PBS-a在空气和氮气中的初始降解阶段均遵循三维扩散反应机理。
　　 将双酚S/苯胺型苯并噁嗪与由甲苯-2,4-二异氰酸酯和聚乙二醇制得的聚氨酯预聚体共聚，制备了双酚S/苯胺型苯并噁嗪-聚氨酯共聚物。用FTIR 法和DSC 法研究了双酚S/苯胺型苯并噁嗪-聚氨酯预聚物的聚合反应行为，用扫描电镜（SEM）观测了其共聚物的形态，用动态力学谱（DMA）、TG 法对其共聚物的动态力学性能和热稳定性进行了研究，还测定了共聚物的吸水性。结果表明：PU中活性氨基团的存在对苯并噁嗪的开环固化具有类似酚羟基的催化作用。随着共聚物中聚氨酯质量比的增加，预聚物聚合反应速率最大时的温度稍微降低，共聚物的玻璃化转变温度（Tg）增加、韧性增加；但是共聚物的热稳定性变低，吸水性增强。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1 章 绪 论

第2 章 双酚S/苯胺型苯并噁嗪的制备、聚合反应及热稳定性

第3 章 双酚S/苯胺型苯并噁嗪-聚氨酯共聚物的制备和性能

参考文献

附 录攻读硕士学位期间发表的学术论文